Wetenschappers hebben een doorbraak bereikt in de zoektocht naar een nieuwe, duurzame permanente magneet.

De meeste permanente magneten zijn gemaakt van legeringen van zeldzame aardmetalen, maar de winning en verwerking van deze materialen produceert giftige bijproducten, wat leidt tot ecologische uitdagingen rond zeldzame-aardemijnen en raffinaderijen. Tegelijkertijd, de vraag naar permanente magneten neemt toe omdat ze een veelvoorkomend onderdeel zijn van hernieuwbare energie, consumentenelektronica en elektrisch aangedreven voertuigen.

Een team van wetenschappers, geleid door de Universiteit van Leeds, heeft een doorbraak gemaakt in een nieuw geavanceerd materiaal dat uiteindelijk op zeldzame aarde gebaseerde permanente magneten kan vervangen. De onderzoekers hebben een hybride film ontwikkeld uit een dun laagje kobalt, die van nature magnetisch is, bedekt met moleculen van Buckminsterfullereen, een vorm van koolstof.

De aanwezigheid van de koolstof verhoogde het magnetische energieproduct van kobalt dramatisch, een maat voor de sterkte van een magneet, vijf keer bij lage temperaturen.

De bevindingen zijn gepubliceerd in Fysieke beoordeling B .

Het onderzoeksteam observeerde de toename van de magnetische sterkte bij min 195 graden Celsius, maar ze hopen door de koolstofmoleculen chemisch te manipuleren, ze zullen hetzelfde effect kunnen krijgen bij kamertemperatuur.

Dr. Tim Moorsom, co-hoofdonderzoeker van de School of Physics and Astronomy in Leeds, zei:"Dit is de eerste indicatie die ik heb gezien dat een zeldzame-aarde-vrije magneet kan worden vergeleken met zoiets als samarium-kobalt, een op zeldzame aarde gebaseerde permanente magneet.

"Hoewel we dit effect tot nu toe alleen bij lage temperaturen hebben gezien, Ik heb goede hoop dat een soortgelijk hybride magnetisch materiaal op een dag de permanente magneten van zeldzame aarde zal vervangen. helpen de milieuschade die ze veroorzaken te beperken."

Hoewel koolstof niet magnetisch is, de manier waarop de moleculen zich aan het kobaltoppervlak hechten, veroorzaakt een magnetisch pinning-effect, die voorkomt dat het magnetisme in het kobalt van richting verandert, zelfs in sterk tegengestelde velden. Deze oppervlakte-interactie is de sleutel tot de ongewoon hoge magnetische energie van het hybride materiaal.

Hoewel het nog lang kan duren voordat hybride magneten klaar zijn voor gebruik in windturbines of elektrische auto's, er zijn andere toepassingen die dichterbij zijn.

Dr. Oscar Cespedes, co-hoofdonderzoeker, die ook in Leeds is, zei:"Hoewel toepassingen bij kamertemperatuur in bulk permanent magnetisme nog ver weg kunnen zijn, het gebruik van moleculaire koppeling om de magnetische eigenschappen van dunne films af te stemmen, bijvoorbeeld in magnetische geheugens, is een verleidelijk vooruitzicht dat binnen handbereik is."