Детали для квантового компьютера: в ЮУрГУ создают материалы для электроники 21 века

Фото: www.susu.ru

Создание инновационных материалов  — одно из наиболее значимых направлений современной науки. Активное развитие Индустрии 4.0 требует новых свойств от составляющих элементов электроники. В рамках этого направления реализуются исследования ученых Южно-Уральского государственного университета. Лаборатория роста кристаллов ЮУрГУ занимается модифицированием свойств и структуры ферритов, представляющих собой оксиды железа с оксидами других металлов. Эта задача осуществляется путем внедрения в структуру гексаферрита бария других химических элементов для получения новых рабочих характеристик материала.

Одна из последних научных статей, посвященных данной теме, опубликована в конце 2017 года в высокорейтинговом журнале Ceramics International, индексируемом базами данных Scopus и Web of Science. Среди авторов статьи – сотрудники лаборатории: кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Научно-практического центра Национальной академии наук Беларуси по материаловедению Алексей Труханов ; кандидат технических наук, заведующий Лабораторией роста кристаллов Денис Винник ; кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Лаборатории роста кристаллов Светлана Гудкова .

Тематика и количество публикаций по теме гексаферритов бария по данным Scopus

Позиции железа и новые свойства материалов

«Особенность кристаллической структуры ферритов в том, что она имеет 5 различных позиций железа в кристаллической решетке. Именно это позволяет модифицировать структуру и свойства материала в достаточно широких пределах. Структура исходного материала меняет свои свойства при внедрении других элементов, и это расширяет возможности его использования. Таким образом, путем изменения химического состава мы можем модифицировать рабочие характеристики материала. Нами было исследовано размещение индия по позициям замещающего элемента»,  — рассказывает заведующий Лабораторией роста кристаллов Денис Винник.

Особый интерес для ученых представляет то, какая из позиций железа в решетке гексаферрита бария наиболее предпочтительна для нового элемента: от структуры модифицированного материала зависят его свойства. В настоящее время определены кристаллографические позиции, которые займет индий. Ведутся работы в направлении исследования СВЧ-характеристик и изучения природы других разнообразных свойств ферритов.

Кристаллическая структура гексагонального феррита М-типа (тип магнетоплюмбита)

«Наш интерес к бариевым ферритам обусловлен их высокими функциональными свойствами,  — объясняет Алексей Валентинович.  — Химическая стабильность и коррозионная стойкость делает эти материалы экологически безопасными и годными к применению практически без ограничений во времени. Гексаферриты обладают превосходными магнитными параметрами. Низкая удельная электропроводность позволяет применять гексаферритовые магниты при наличии высокочастотных магнитных полей, что перспективно для микроэлектроники. Сейчас данный материал имеет большой потенциал в поглощении электромагнитного излучения (ЭМИ) в микроволновом диапазоне. Таким образом, гексаферриты находят применение в микроволновых технологиях, а также при передаче данных, защите от волнового воздействия на высоких частотах».

Другие проекты и «палитра» химических элементов

«Мы работаем с широкой «палитрой» химических элементов: это вольфрам, алюминий, титан, марганец, кремний и др. Нас интересует, как влияют на свойство материала такие замещения,   — отмечает Светлана Александровна.  — Сейчас работаем с германатом свинца. Кроме того, мы занимаемся изучением физических характеристик, поведения при высоких температурах гексаферрита бария, замещенных свинцом. При нагреве до определенной температуры образец начинает сжиматься  — это довольно необычное явление. В рамках данного эксперимента производилось измерение коэффициента линейного расширения, и получились интересные зависимости. Есть материалы с отрицательным или нулевым коэффициентом расширения, они практически не меняют размеров при нагреве. Это важно при экстремальных температурах, так как даже в обычных условиях некоторые электронные детали перегреваются».

Монокристалл германата свинца

Квантовый компьютер и другие возможности применения

Гексаферрит бария с замещением свинцом  — одно из направлений деятельности Лаборатории роста кристаллов. На сегодняшний день ученым удалось вырастить монокристаллы с низкой плотностью дефектов. Они могут применяться в качестве рабочих элементов устройств электроники. Потенциально материал может найти применение при создании квантового компьютера, имеющего самую высокую производительность среди существующих вычислительных устройств.

Следует отметить, что разработка новых магнитных материалов в XXI веке позволит создавать элементы памяти с высоким быстродействием, а также значительным объемом и надежностью. Данный класс материалов обладает большими перспективами, и это лишь некоторые из потенциальных возможностей их применения.

Виктория Матвейчук; фото: Виктория Матвейчук, архив А. Труханова

Последние новости Челябинской области по теме:
Детали для квантового компьютера: в ЮУрГУ создают материалы для электроники 21 века

- Челябинск
Челябинские ученые создают инновационные материалы, которые могут быть использованы для создания новейшей электроники, сообщает пресс-служба ЮУрГУ.
15:19 22.03.2018 Полит74
- Челябинск
Молодые ученые ЮУрГУ ведут опыты - используя инновационные материалы, получают детали для квантового компьютера.
15:17 22.03.2018 Lentachel.Ru
- Челябинск
Сотрудникам лаборатории роста кристаллов ЮУрГУ удалось вырастить монокристаллы с низкой плотностью дефектов, которые могут применяться в качестве рабочих элементов устройств электроники.
14:12 22.03.2018 Южноуральская панорама
- Челябинск
Они работают с оксидом железа и другими химическими элементами. В лаборатории ЮУрГУ молодые ученые производят детали для квантового компьютера.
13:13 22.03.2018 Телекомпания ОТВ
- Челябинск
Ученые Южно-Уральского государственного университета занимаются созданием инновационных материалов.
13:02 22.03.2018 Chelyabinsk Today
Детали для квантового компьютера: в ЮУрГУ создают материалы для электр... - ЮУрГУ
Детали для квантового компьютера: в ЮУрГУ создают материалы для электроники 21 века - Челябинск
Создание инновационных материалов — одно из наиболее значимых направлений современной науки.
10:22 22.03.2018 ЮУрГУ
 
По теме
 
Вуз мирового уровня: в честь 75-летия ЮУрГУ представил новые междунаро... - ЮУрГУ За долгую историю Южно-Уральский государственный университет стал по-настоящему многонациональным вузом – на сегодняшний день здесь учатся студенты из 52 стран дальнего и ближнего зарубежья.
13.12.2018
 
Владимир Мякуш принял участие в работе Комиссии по межбюджетным отношениям и налоговому законодательству - Единая Россия Секретарь Челябинского регионального отделения партии «Единая Россия», председатель Законодательного Собрания области Владимир Мякуш принял участие в работе Комиссии по вопросам межбюджетных отношений и налоговому законодательству.
13.12.2018
Вуз мирового уровня: в честь 75-летия ЮУрГУ представил новые междунаро... - ЮУрГУ За долгую историю Южно-Уральский государственный университет стал по-настоящему многонациональным вузом – на сегодняшний день здесь учатся студенты из 52 стран дальнего и ближнего зарубежья.
13.12.2018 ЮУрГУ
Григорий Тонких отметил премиями и благодарностями активную и талантливую молодежь округа - Миасский городской округ Вчера в Доме купца Смирнова состоялся торжественный прием Главы округа На мероприятие были приглашены молодые лица, имеющие достижения в образовательной, научной, творческой, спортивной, общественной деятельности.
12.12.2018 Миасский городской округ
В Челябинской области провели VI открытый региональный чемпионат "Молодые профессионалы" - WorldSkills Russia.
12.12.2018 Магнитогорский металл
Заветная мечта многих детей вполне может оказаться реальностью. Что из этого может получиться, рассказала кандидат психологических наук,
12.12.2018 Магнитогорский металл
В Сатке задержали 19-летнюю фальшивомонетчицу - Агентство новостей Доступ В Сатке (Челябинская область) в отношении 19-летней местной жительницы возбудили уголовное дело после того, как она расплатилась в аптеке и магазине фальшивыми купюрами,
13.12.2018 Агентство новостей Доступ
Дорожно-транспортные происшествия – не редкость на дорогах, но, к счастью, многие из них без пострадавших и несут лишь небольшой материальный ущерб владельцам автомобилей.
13.12.2018 Степные зори
Мужчина получил длительный срок в колонии строгого режима. Сегодня, 13 декабря, в Челябинском областном суде завершился громкий уголовный процесс по убийству егеря минэкологии Александра Минина,
13.12.2018 Южноуральская панорама
Второй фестиваль оперетты и мюзиклов в Магнитогорске завершился двумя фееричными гала-концертами.
12.12.2018 Магнитогорский металл
«Подарим Новый год детям» - Администрация г. Троицка Акция «Подарим Новый год детям» проводится в Челябинской области по инициативе губернатора Бориса Дубровского.
11.12.2018 Администрация г. Троицка
Силач в челябинской Публичке - Урал-пресс-информ В Публичной библиотеке Челябинска с дружеским визитом побывал мастер спорта международного класса по армлифтингу Максим Попов, ставший гостем проекта храма знаний «ФизКультура чтения».
13.12.2018 Урал-пресс-информ
Известные футболисты, боксеры и хоккеисты частенько оказываются в суде по обвинению в побоях Владимир МАТВЕЕВ Пока некоторые болельщики московского «Спартака» продолжают низвергать капитана команды Дениса Глушакова —
13.12.2018 КП Челябинск
Вчера в Центре досуга мкр. Никельщиков прошло подведение итогов I спартакиады ВФСК «Готов к труду и обороне» среди предприятий и организаций нашего округа.
12.12.2018 Уфалейский Рабочий
На поддержку малого бизнеса Челябинской области направят 600 млн - Агентство новостей Доступ В 2019 году на развитие и поддержку малого и среднего бизнеса в Челябинской области из федерального бюджета направят 432,5 млн рублей – еще 182 млн будет выделено из региональной казны в качестве софинансирования,
13.12.2018 Агентство новостей Доступ
14 декабря в ряде районов Миасского городского округа запланировано отключение электро- и газоснабжения Коммунальная сводка в Миассе на 14 декабря Электроснабжение Будет прекращена подача электроэнергии в жилые дом
13.12.2018 U74.Ru