Исследователи из Университета Техаса в Арлингтоне обнаружили удивительный новый тип магнитных свойств, который может привести к созданию более сильных магнитов из крошечных частиц обычного оксида железа. Это открытие может повысить производительность повседневных технологий при одновременном снижении потребности в редкоземельных металлах — материалах, которые более дорогостоящие, менее экологичные и их сложнее добывать.
«Согласно фундаментальному принципу физики конденсированных сред, сила магнита основана на физическом свойстве, называемом анизотропией», — сказал Дж. Пин Лю, выдающийся профессор физики в UTA и руководитель группы в рамках [нового исследования](https://www.nature.com/articles/s41467-025-60888-x) в Nature Communications. «Принято считать, что высокая анизотропия может быть получена только из материалов, содержащих тяжёлые элементы, такие как редкоземельные металлы. Однако наше открытие открывает новые возможности для создания более новых и сильных магнитов без использования тяжёлых элементов».
Исследовательская группа была удивлена, обнаружив эту новую форму анизотропии в наночастицах оксида железа, сжатых под [экстремальным давлением](https://phys.org/tags/extreme+pressure/).
«Если мы сможем лучше контролировать эти структуры, мы сможем разработать совершенно новый класс магнитных материалов, одновременно снижая нашу зависимость от дорогих, редких или труднодоступных материалов», — сказал доктор Лю.
Учёные из UTA, национальных лабораторий Сандия и Дунайского университета в Австрии сотрудничали в этом исследовании. Используя устройство, называемое ячейкой с алмазными наковальнями, они оказывали давление до 18,8 гигапаскалей — примерно в 180 000 раз превышающее атмосферное давление Земли — на наночастицы. Интенсивная сила перестраивала частицы в крошечные цепочки, увеличивая их магнитную силу.
Редкоземельные металлы — группа из 17 химических элементов — на самом деле не являются редкими, но они широко распространены в земной коре, что делает их добычу сложной и дорогостоящей для окружающей среды. Добыча этих элементов обычно требует многократного дробления, химического разделения и очистки.
Магниты необходимы во многих повседневных технологиях, от смартфонов и ноутбуков до ветряных турбин и [электрических транспортных средств](https://phys.org/tags/electric+vehicles/). Поскольку спрос на более мелкие, лёгкие и мощные устройства растёт, производители сталкиваются с растущими проблемами при поиске материалов, необходимых для их изготовления.
«Мы надеемся, что дальнейшие исследования приведут к более фундаментальному пониманию этого нового типа магнитной анизотропии», — сказал Лю. «Это может привести к созданию более дешёвых и мощных магнитов для различных будущих технологий, включая более качественные жёсткие диски, более эффективные электродвигатели и новые способы использования магнитов в медицине и науке».
Предоставлено [Университетом Техаса в Арлингтоне](https://phys.org/partners/university-of-texas-at-arlington/)