ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ СОЗДАНИЯ НОВЫХ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СПЛАВОВ И СОЕДИНЕНИЙ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ В РАЗЛИЧНЫХ СТРУКТУРНЫХ СОСТОЯНИЯХ

Цели исследования − разработка магнитных материалов для устройств преобразования энергии, обладающих высокими эксплуатационными характеристиками; установление механизмов формирования основного магнитного состояния и магнитных фазовых переходов в интерметаллических соединениях и сплавах на основе переходных металлов; определение взаимосвязи ближнего и дальнего порядка и функциональных свойств сплавов на основе железа; микромагнитное моделирование пиннинга и динамики магнитных структур в тонких магнитных пленках; оптимизация свойств магнитных нанопорошков для их применения в биосенсорике; развитие метода ЯМР-релаксометрии с использованием наночастиц для анализа движения флюида в пористой среде и определения концентрации легких элементов, растворенных в пластовых водах скважин, развитие магнитных методов сепарации микропластиков. В 2024 году разработаны новые подходы, синтезированы и изучены новые составы функциональных материалов на основе 4f- и 3d-металлов. Обнаружено, что соединения GdMn1-xRuxSi с тетрагональной структурой типа CeFeSi (P4/nmm) обладают высокими значениями магнитокалорического эффекта в широком интервале температур от 320 до 78.3 К, благодаря чему они могут быть использованы при создании магнитных холодильников. Показано, что сплавы (TmxPr1-x)2Fe16.5Nb0.5 при x = 0–0.4 кристаллизуются в ромбоэдрическую структуру типа Th2Zn17, а сплавы с x = 0.6–1 кристаллизуются в структуру типа LuFe9.5, неупорядоченный вариант гексагональной структуры типа Th2Ni17. Параметры решетки, намагниченность насыщения и магнитокалорический эффект увеличиваются с ростом содержания Pr. В системе GdMn2(Ge1-xSix)2 (0 ≤ x ≤ 1) обнаружено, что с ростом х направление легкого намагничивания переориентируется от оси c к базисной плоскости через угловую фазу. Предсказано существование семи различных магнитных структур в магнитном поле, приложенном вдоль оси c. Установлено, что на магнитокалорический эффект в сплаве MnAs большое влияние оказывает анизотропия формы и магнитная предыстория образца. Определены температурные интервалы фазовых превращений при нагреве до 500°С сплава Cu–Zn с эффектом памяти формы, подвергнутого термомеханическим обработкам. В сплавах на основе железа методом механосинтеза получен твёрдый раствор Fe-Ga. Созданы магнитострикционные композиты на основе порошка Fe–Ga с добавлением 5 масс. % бакелита. Изучен магнитоимпедансный эффект в отожженной под нагрузкой аморфной ленте Fe3Co67Cr3Si15B12 и в композите аморфная лента плюс микрочастицы оксида железа FeOx. Установлена немонотонная зависимость магнитоимпеданса от концентрации и геометрических параметров ленты. Предложен оригинальный способ вычисления распределения намагниченности по осям легкого намагничивания в монокристаллах Fe-Si. Улучшен метод нанесения локально-деформированных зон на поверхность образцов промышленной анизотропной стали Fe-3%Si с целью уменьшения потерь на перемагничивание. Получен магнитомягкий композит Fe/MgO. На основе машинного обучения разработан подход, позволяющий предсказывать функциональные свойства магнитомягких сплавов на основе железа с добавками кремния и алюминия. Обнаружено, что закалка слоистого халькогенида Fe0.25TaSe2 приводит к почти двукратному снижению температуры Кюри по сравнению с незакаленным образцом. Получены новые магнитные нанокомпозитные материалы на основе наночастиц Fe, Fe@C, FeCu@C, Fe3O4, ферригидрита. Проанализирована глубина проникновения микроволн в композиты, которые могут применяться в радиозащитных покрытиях. Синтезированы новые конъюгаты пептидов и наночастиц на основе Fe3O4, которые могут использоваться для мечения клеток, покрытые глицеролатами железа и кремния наночастицы Fe3O4 для доставки лекарств, функционализированные наночастицы Fe3O4 для очистки воды от микропластиков. Синтезирован ряд органических веществ для их использования в различных биомедицинских приложениях. Разработан одностадийный масштабируемый радиационно-химический метод синтеза наночастиц ферригидрита для их использования в биомедицине. Предложен метод определения концентрации лития в водных растворах с использованием ЯМР-релаксометрии. Изготовлен экспериментальный компактный вариант ЯМР-релаксометра для определения концентрации лития в пластовых водах нефтяных и газовых скважин. Предложены модели и развиты теории фазового перехода первого рода в сплаве FeRh, процессов перемагничивания пермаллоевой пленки, теории среднего поля для ян-теллеровских магнетиков RNiO3, модели молекулярного поля для слабых ферримагнетиков YFe1−xCrxO3. Изучены магнитные свойства аморфных ферримагнитных пленок Gd-Co, массивов нанопроволок Ni, слоистых композитов стекло/Ni/Ta. Проведено микромагнитное моделирование перемагничивания исследованных структур. Результаты исследований изложены в 38 статьях, опубликованных в 2024 году.