ساخت دو ماده آهن ربایی جدید توسط دانشمندان

مجله خبری-سبک زندگی نگار: به گزارش msn، هر چند سطح بسیاری از یخچال و فریزر‌ها با مواد آهن ربایی پوشیده شده است، اما ساخت این نوع مواد بسیار سخت و مشکل است. در واقع بر اساس گزارشات منتشر شده از دانشگاه Duke، تنها ۵ درصد از موادی که به عنوان آهن ربا شناخته می‌شوند، قابلیت مغناطیسی و جذب قوی دارند؛ بنابراین به جای جستجو برای یافتن مواد آهن ربایی طبیعی، دانشمندان سعی کرده اند تا آهن ربایی قوی با استفاده از سنتز بر روی مواد مختلف بسازند. این دانشمندان با این روش موفق به ساخت دو ماده آهن ربایی مختلف با ویژگی‌های متفاوت شده اند.

برای روشن‌تر شدن موضوع، توجه به این نکته مهم است که تا پیش از این آهن ربا‌های زیادی در آزمایشگاه‌ها ساخته شده اند. اما معمولاً فرآیندی که برای تبدیل موادی که قابلیت آهن ربا شدن دارند به آهن ربا‌های قوی طولانی است و از طرفی نیاز به علم و دانش بسیار دقیقی دارد. اما محققان تیم تحقیقاتی DU برای ساخت آهن ربای قوی از کامپیوتر‌ها استفاده کرده اند.

آن‌ها در این روش از مدل‌های محاسباتی برای ایجاد تفاوت در ترتیب قرار گیری مولکول‌های مختلف در ساختار کلاسی از مواد به نام هاسلر الوی استفاده کرده اند. مواد هاسلر الوی در واقع از سه عنصر مختلف که با روش‌های مختلفی در کنار یکدیگر قرار گرفته اند تشکیل شده است. دانشمندان در ابتدای کار با ۵۵ عنصرمختلف با ساختار‌های مختلف روبرو بوده اند که می‌توانسته اند از آن‌ها برای ساخت آهن ربا استفاده کنند.

برای کوچک‌تر کردن محدوده عناصری که این محققان می‌توانسته اند ساخت آهن ربا از آن استفاده کنند، در ابتدای کار این محققان برای درک این موضوع که اتم‌های مختلف با ساختار‌های مختلف در مقابل یکدیگر چگونه واکنش نشان می‌دهند، از مدل سازی و مدل‌های مختلفی استفاده کرده اند. با این روش آن‌ها توانستند تعداد ۵۵ عنصرکاندیدا در ساخت آهن ربا را به تعداد ۲۲ عنصر کاهش دهند. سپس این لیست ۲۲ موردی به ۱۴ مورد کاهش یافت. در مرحله بعدی آن‌ها شروع به ساخت آهن ربا‌های مختلف با استفاده از ین ۱۴ عنصردر آزمایشگاه کردند. هر چند در این مرحله با چالش‌های زیادی روبرو بودند، اما این مرحله یکی از ساده‌ترین مراحل بوده است.

به گفته کوری اوسس، دانشجوی دوره دکتری دانشگاه DU ساخت مواد جدید در آزمایشگاه می‌تواند سال‌ها به طول انجامد. در واقع برای ساخت یک ماده جدید نیاز به ساختار‌های مختلف و همچنین شرایط خاصی وجود دارد. اما هرچه محدوده عناصریی بالقوه در ساخت یک ماده مثل آهن ربا را کوچک‌تر کنیم روند ساخت ماده جدید کوتاه‌تر خواهد شد. برای مثال مسلماً زمان و روند ساخت ماده جدید با استفاده از ۱۴ ماده بسیار کوتاه‌تر از ساخت یک ماده با استفاده از ۲۰۰ هزار عنصراست.

کوری اوسس به همراه یکی از اساتید دانشگاه DU به نام استفانو سانویتو و عده‌ای دیگر از دانشجویان در حال کار بر روی این پروژه هستند. آن‌ها نتیجه گزارشات خود را در یکی از مجلات معتبر چاپ کرده اند.

تیم تحقیقاتی تحت سرپرستی سانویتو در نهایت بعد از سال‌ها تحقیق و پژوهش موفق به ساخت دو نوع ماده جدید با قابلیت آهن ربایی شده اند. در ماده آهن ربایی اول از ترکیب کبالت، منگنز و تیتیانیوم استفاده شده است. این ماده جدید با نام اختصاری Co۲MnTi شناخته می‌شود. این ماده تحمل دمای ۹۳۸ K و یا ۱۲۲۸ درجه فارنهایت را داشته است. ویژگی تحمل دمای بسیار بالا در این ماده باعث شده است تا این ماده به عنوان یک کاندیدای مناسب برای استفاده و کاربرد در صنعت انتخاب شود.

اما ماده آهن ربایی دوم از ترکیب منگنز به همراه پلاتینیوم و پالادیوم ساخته شده است که با نام اختصاری Mn۲PtPd شناخته می‌شود. هر چند این ماده قادر به تشکیل میدان مغناطیسی به تنهایی نیست، اما در این ماده الکترون‌هایی وجود دارد که در صورت قرار گیری در میدان مغناطیسی در خود واکنش نشان می‌دهند. این ویژگی باعث می‌شود تا این ماده بتواند به عنوان یک کاندیدای مناسب برای استفاده در هارد درایو‌های انتخاب شود. البته استفاده از این ماده به دلیل اینکه رفتار آن قابل پیش بینی نیست می‌تواند با چالش‌هایی مواجه شود.

در واقع دانشمندان هنوز بر این باورند که کارآیی و رفتار آهن ربا‌ها در استفاده از آن‌ها برای کاربرد‌های گوناگون و حوزه‌های مختلف از اهمیت ویژه‌ای برخور دار است.

به گفته یکی دیگر از اعضای تیم تحقیقاتی DU مهم نیست که این مواد آهن ربایی جدید چه کاربردی در صنعت داشته باشند و یا اصلاً مفید باشند یا نه. چیزی که در درجه اول اهمیت است این است که ساخت آن‌ها و روش‌های استفاده شده در ساخت آن نشان دهنده گام‌های بزرگی است که در ساخت مواد آهن ربایی برداشته شده است.

اما اوسس در ادامه اظهارات خود اضافه کرده است که مدل‌های کامپیوتری جدید به کار رفته در ساخت آهن ربا‌ها باعث می‌شود تا تکیه بر عناصر خاکی کمیاب در صنعت مثل یتیریوم و نئو دیمیوم کاهش یافته و دانشمندان بتوانند مواد جدیدی را در آزمایشگاه‌ها تولید و از آن‌ها در صنعت بهره ببرند.

بسیاری از آهن ربا‌های قوی شامل عناصریی بسیار کمیابی هستند. از طرفی عناصر خاکی کم یاب بسیار گران قیمت هستند و دسترسی به آن‌ها بسیار کم است. به خصوص آن دسته از عناصر خاکی که تنها در آفریقا و یا چین یافت می‌شوند. از این رو جستجوی راهی برای تولید آهن ربا‌ها در آزمایشگاه‌ها و فارغ از عناصر خاکی بسیار حائز اهمیت است.