研究人员使用计算模型开发创新磁性材料亚博网站下载

材料科学家通过高通量计算模型，提出并开发了两种新亚博网站下载颖的磁性材料，原子接原子。这一成就可能导致以前所未有的速度广泛建模创新磁性材料的新时代的开始。亚博网站下载

尽管磁铁在日常生活中大量使用，但在现实中，它们非常罕见。在所有已知的无机化合物中，只有5%显示出磁性。在这些化合物中，只有很少的化合物可以在实际应用中使用，因为它们的性质，如磁性和有效温度范围，是不同的。

由于这些材料相对稀亚博网站下载缺，它们很难获得或昂贵，迫使研究人员寻找新的替代品，因为磁铁在从电机到磁共振成像(MRI)机器的应用中具有重要意义。传统的过程不仅包括试错分析，因为科学家开发不同的分子结构来发现具有磁性的材料。然而，许多高性能磁体在化学和物理趋势上都是独特的，难以直观理解。

材料科学家在最近的一项研究中亚博网站下载杜克大学，这一过程的捷径已被开发出来。科学家们展示了利用计算机模型估算新材料磁性的潜力，该模型具有在短时间内筛选无数候选材料的能力。亚博网站下载此外，为了证明这一过程的有效性，他们还开发了两种以前不知道的磁性材料。亚博网站下载

该研究结果发表在2017年4月14日的《科学》杂志上亚博老虎机网登录科学的进步．

预测磁体是一项非常艰巨的工作，发现磁体的机会非常少。即使是我们的筛选过程，也需要多年的工作来综合我们的预测。我们希望其他公司也能使用这种方法来制造出适用于广泛应用的磁铁．

Stefano Curtarolo教授，杜克大学材料基因组学中心主任亚博网站下载

研究人员集中研究一类被称为赫斯勒合金的材料，即由三种不同元素的原子排列在三种分立结构中亚博网站下载的一种形成的材料。考虑到利用55个要素所能得到的全部可能的安排和组合，研究小组可以从总共236 115个可能的原型中选择。

研究小组通过一个计算模型，一个原子一个原子地开发每个原型，以得到预期的原型。当原子可能相互作用的方式和每个结构所需要的能量被计算出来时，列表被缩小到35602种潜在的稳定化合物。

从这一点出发，研究小组进行了高度严格的稳定性调查。一般来说，物质稳定到需要亚博网站下载维持最低能量的位置。每一种化合物都与其他的原子排列进行了对比，那些被竞争材料击败的化合物被淘汰，这将名单缩小到248种化合物。亚博网站下载

248种化合物中只有22种表现出计算出的磁矩。最后一步是拒绝使用与之竞争的替代结构，因为它们非常接近舒适。亚博网站下载这使得研究小组有14种化合物可以从理论模型发展到现实世界的化合物。

然而，就像在实验室里一样，开发新材料很容易概念化，但很难实现。亚博网站下载

在实验室里创造一种新材料可能需要数年时间。材料稳定需要各种类型的约束条件或特殊条件。但从14个中选总比从20万个中选好．

科里·奥斯，杜克大学博士生

为了合成这种材料，Curtarolo和Oses寻求了爱尔兰都柏林三一学院物理学教授Stefano Sanvito的帮助。Sanvito花了许多年的时间试图开发四种这样的材料，并成功地开发了两种。亚博网站下载

正如预期的那样，两者都是磁性材料。亚博网站下载

第一个新发明的磁性材料是由钴、镁和钛-钴形成的₂MnTi。研究人员通过比较具有相似结构的磁体的测量特性，准确地预测了新磁体的特性。具体来说，新材料失去磁性的温度估计为940 K，或1232华氏度。在分析过程中，真正的“居里温度”被发现是938 K，或1228°F，这是一个异常高的温度。这一事实，加上这种材料缺乏稀土元素的事实，使得它在许多商业应用中具有潜在的用处。

”许多高性能永磁体都含有稀土元素”,表示操作系统。”此外，稀土材料价格昂贵且难以获亚博网站下载得，尤其是那些只能在非洲和中国找到的材料。寻找不含稀土材料的磁体至关重要，尤其是在全球似乎都在回避全球化的情况下亚博网站下载”。

另一种材料由锰、铂和钯(Mn)组成₂PtPd)。这种材料被发现是一种反铁磁体，也就是说，该材料中的电子按其排列方式平均分布。这会导致材料内部缺乏磁矩;然而，它使电子对外部磁场作出反应。

虽然除了硬盘驱动器、磁场传感和随机存取存储器(RAM)之外，这种特性并没有很多应用，但这种磁体是非常难以预测的。然而，研究人员对其不同特性的计算是准确的。

这些新磁体在未来是否有用并不重要。快速预测它们存在的能力是一项重大突破，对材料科学家的进步将是无价的亚博网站下载．

Stefano Curtarolo教授，D左,材料基因组学中心，亚博网站下载杜克大学

爱尔兰科亚博老虎机网登录学基金会、欧盟委员会和国家科学基金会(DGF1106401)支持这项研究。