Простой трюк с кислородом создает 7 новых керамических материалов
Исследователи из Penn State разработали семь новых высокоэнтропийных оксидов, контролируя содержание кислорода при синтезе, что позволило стабилизировать металлы, ранее считавшиеся нестабильными
Короткое резюме
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.
Контроль кислорода как ключ к стабильности
Снижение парциального давления кислорода при синтезе позволило стабилизировать железо и марганец в степени окисления 2+ в структуре «каменной соли»
Семь новых высокоэнтропийных оксидов
Созданы и подтверждены семь ранее неизвестных высокоэнтропийных оксидов (HEO)-композиций, идентифицированных с помощью машинного обучения
Универсальная стратегия
Предложенный термодинамический подход создает основу для синтеза других сложных оксидов, считавшихся ранее невозможными
Подтверждение структуры
Степень окисления элементов и стабильность материалов подтверждены методами рентгеновской спектроскопии поглощения
Текст сгенерирован с использованием ИИ
