Простой трюк с кислородом создает 7 новых керамических материалов

Ученые из Университета Пенсильвании (Penn State) создали семь ранее неизвестных высокоэнтропийных оксидов (высокоэнтропийные оксиды, HEO), снизив содержание кислорода в атмосфере трубчатой печи во время синтеза. Это позволило стабилизировать железо и марганец в степени окисления 2+, что необходимо для формирования структуры «каменной соли», невозможной в обычных кислородных условиях. Для поиска перспективных составов исследователи использовали машинное обучение, проанализировавшее тысячи возможных комбинаций металлов.

Ключевым принципом синтеза стало ограничение доступного кислорода, что предотвратило переход железа и марганца в более высокие степени окисления и обеспечило образование стабильной кристаллической структуры. Стабильность и степень окисления элементов были подтверждены с помощью передовых методов рентгеновской спектроскопии, выполненных в сотрудничестве с исследователями из Виргинского технологического института.

Работа предлагает универсальную термодинамическую стратегию для синтеза ранее недоступных сложных оксидов. В дальнейшем планируется изучить магнитные свойства новых материалов и применить тот же принцип контроля кислорода для стабилизации других классов материалов. Исследование подчеркивает важность фундаментального понимания термодинамики в материаловедении.