Ein Forschungsteam unter der Leitung von Professor Kai Liu, Professor Gen Yin und Doktorand Willie Beeson von der Physikabteilung des College of Arts and Sciences der Georgetown University hat kürzlich in der Fachzeitschrift „Advanced Materials“ Ergebnisse veröffentlicht, in denen die Entdeckung einer neuartigen Klasse starker Magnete bekannt gegeben wird, die nicht auf Seltenen Erden oder Edelmetallen basieren. Diese Magnete basieren auf hochgradig entropischen Boriden und werden aus reichlich vorhandenen Übergangsmetallen und Bor hergestellt, was eine neue Strategie für nachhaltiges Magnete-Design bietet.
Die magnetische Anisotropie ist ein Schlüsselparameter für Magnete, doch traditionelle Materialien mit starker Anisotropie sind stark von Seltenen Erden abhängig, was mit hohen Kosten, erheblichen Umweltauswirkungen und instabilen Lieferketten verbunden ist. Hochgradig entropische Legierungen bieten zwar eine leistungsstarke Plattform für die Materialentdeckung, doch ihre chemisch ungeordnete kubische Struktur ist für starke magnetische Anisotropie ungeeignet. Das Forschungsteam überwand diese Einschränkung durch den Fokus auf hochgradig entropische Boride, da Bor die chemische Ordnung und die Bildung von Kristallstrukturen mit niedriger Symmetrie fördert. Sie zielten auf die C16-Phase mit tetragonaler Symmetrie ab und synthetisierten diese hochgradig entropischen Boride mittels kombinatorischer Sputter-Methode, was die schnelle Erforschung einer Vielzahl von Materialzusammensetzungen ermöglichte.
Das Team realisierte die ersten hochgradig entropischen Boride in der C16-Kristallstruktur unter Verwendung von reichlich auf der Erde vorkommenden 3d-Übergangsmetallen und etablierte damit eine neue Klasse geordneter hochgradig entropischer magnetischer Materialien. Die neu entdeckten fünfelementigen Borid-Zusammensetzungen zeigen eine starke magnetische Anisotropie, die an das Niveau von Permanentmagneten aus Seltenen Erden heranreicht. Dichtefunktionaltheorie-Rechnungen bestätigten die experimentellen Trends und identifizierten die optimierte elektronische Struktur als Ursprung für die verstärkte Anisotropie. Professor Gen Yin erklärte, das Team arbeite weiter an der Suche nach besseren Permanentmagneten oder Aufzeichnungsmedien und hoffe, mit Hilfe von maschinellem Lernen schneller Fortschritte zu erzielen.
Veröffentlichungsdetails: Autoren: Willie B. Beeson et al., Titel: „High-Entropy Borides in the C16 Phase with High Magnetic Anisotropy“, erschienen in: Advanced Materials (2025). Zeitschrifteninformation: Advanced Materials
