Учёные Ленинградской области 2020: «Исследование магнитных свойств мультиферроиков на основе оксида марганца».

 

Матвеева Анна Николаевна – молодой учёный Ленинградской области, ФГБУ Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова НИЦ «Курчатовский институт».

 

.

«Я родилась и жила в Петрозаводске. Я закончила бакалавриат Петрозаводского Государственного университета по специальности «Физика» и магистратуру по специальности «Электроника и наноэлектроника». Я начала заниматься наукой во время обучения, там я занималась исследованием структуры углеродных нанотрубок. Начиная с третьего курса, я участвовала в различных российских и зарубежных конференциях. НИЦ «Курчатовский институт» — ПИЯФ каждый год устраивает конференцию для студентов «ФКС». В первый раз я приехала на эту конференция, когда была на 3 курсе. Там я познакомилась с большим количеством именитых ученых и прослушала множество интересных и завораживающих докладов. В этот момент я поняла, что тоже хочу заниматься чем-то, что будет давать вклад в науку. Уже в своем университете мне нравилось изучать кристаллическую структуру различных веществ. Мне всегда нравилось знать о предмете все до мельчайших деталей. Очень важно не только знать из чего состоит материал, но и как атомы и ионы расположены друг относительно друга. Например, материал карельский шунгит, если взять очищенный, то он состоит из свободных слоев графена, расположенных друг относительно друга под определенными углами, а углеродные нанотрубки также состоят из углерода, но из-за того, что графеновые слои закручены в трубочку, в этом материале, он оказывается более прочным. Еще более интересным оказалось изучение магнитных структур. Такими исследованиями и занимался мой руководитель Игорь Александрович Зобкало. Он позвал меня работать и учиться в аспирантуре в Ленинградскую область в НИЦ «Курчатовский институт» — ПИЯФ и я с удовольствием согласилась. Сейчас я так и продолжаю учиться в аспирантуре и работать лаборантом — исследователем в лаборатории физики кристаллов отдела исследования конденсированного состояния отделения нейтронных исследований НИЦ «Курчатовский институт» — ПИЯФ».

Анна приняла участие в конкурсе на премию Губернатора Ленинградской области для молодых ученых за лучшую научно-исследовательскую работу в 2020 году. Тема ее научно-исследовательской работы: «Исследование магнитных свойств мультиферроиков на основе оксида марганца».

Расскажите, почему вы выбрали именно эту тему НИР для участия в конкурсе? В чем специфика и уникальность вашего проекта?

«Мы занимаемся изучением новых и мало изученных материалов, в них проявляется взаимосвязь магнитных и электрических свойств. Они представляют большой интерес из-за возможности управления намагниченностью с помощью электрического поля или электрической поляризацией с помощью магнитного поля. Необычным и чрезвычайно интересным классом материалов такого рода являются мультиферроики – вещества, где одновременно присутствуют две спонтанно упорядоченные фазы разной природы. Круг проблем, к которым такой функциональный материал может быть отнесен, достаточно широк: прежде всего, существуют проблемы, связанные с энерго- и ресурсосберегающими технологиями, такими, как системы с низким потреблением энергии, передачи энергии без потерь, системы накопления энергии. Очень сложной и до сих пор не решенной задачей является изучение механизмов магнитоэлектрической связи в магнитоиндуцированных сегнетоэлектриках, а именно происхождения сегнетоэлектричества, его сосуществование и связь с магнитным порядком. Детальное исследование несоразмерного магнитного упорядочения в монокристалле мультиферроика NdMn2O5 выполнено с использованием как неполяризованных, так и поляризованных нейтронно-дифракционных методов. В работе установлено, что ниже TCh ≈ 20 К магнитное упорядочение переходит в структуру кирального характера, что в соединениях типа RMn2O5 впервые было обнаружено нами. При этом сегнетоэлектрическая поляризация появляется как раз при температурах ниже 20 К. По результатам измерений методом сферической нейтронной поляриметрии было показано, что низкотемпературная магнитная структура может быть описана моделью эллиптической спирали. В экспериментах разница в заселенности киральных доменов изменялась путем приложения внешнего электрического поля в несколько кВ/см, обнаруживая сильную магнитоэлектрическую связь. Получена линейная зависимость результирующей магнитной киральности от приложенного электрического поля в NdMn2O5. Полученные результаты обсуждаются в рамках антисимметричной модели взаимодействия Дзялошинского – Мория».

Что дает вам участие в конкурсе за лучшую научно- исследовательскую работу? Какой вклад вашей НИР в развитие науки и техники в Ленинградской области?

«По моему мнению, наша работа очень интересная, возможно кто-нибудь из студентов или молодых ученых прочитают ее и заинтересуются наукой, как это произошло со мной. Так же интересно узнать мнение других ученых, возможно кто-то раскритикует или кто-то согласиться с нашими выводами. Это тоже очень важно во время научных исследований, ведь только так и можно добраться до истины. Моя работа сейчас не может дать вклада в технику на данный момент. Мое исследование носит больше фундаментальный характер, но в работе нами были обнаружены магнитные переходы, неизвестные ранее, так же наши исследования привели к очень интересным результатам. Только с помощью таких исследований в конце концов можно будет получить энерго- и ресурсосберегающие технологии, такие, как системы с низким потреблением энергии, передачи энергии без потерь, системы накопления энергии.

Анна считает, что главное качество учёного, это чтобы ему самому было интересно то, чем он занимается. Её планы на будущее очень грандиозные. Она планирует продолжать исследование мультиферроиков RMn2O5, где R
— редкоземельный ион. Так же исследовать соединения этой группы, но с замещением редкоземельного иона и в этом ее поддерживает научный руководитель, друзья и семья:

«Меня с самого начала моей работы очень поддерживает и помогает мой научный руководитель Игорь Александрович Зобкало, я ему очень благодарна за все. Он помогает мне не только в работе, но и в жизни. Так же меня очень поддерживает моя подруга Юзвюк Мария Херардовна, она сидит со мной в одном кабинете, мы с ней всегда делимся новыми идеями и результатами.
Конечно поддерживают родители, и семья, они это самое дорогое, что может быть в нашей жизни».

Подготовка к конкурсу подтолкнула её к тому, чтобы еще раз поднять и обдумать полученные результаты и навела на мысли по продолжению работы.

«Наверно, единственная трудность таких исследований, что в нашем институте нет необходимого оборудования, на большинство экспериментов мы ездили в Мюнхен на реактор ФРМ-2 на дифрактометры HEiDi и POLI. Но в ближайшее время обещают построить подобные приборы на реакторе ПИК».

Главная мотивация для Анны видеть результат своего труда: «На протяжении всей своей работы, я участвую в различных иностранных конференциях. Там интересно послушать чем занимаются другие, набраться опыта и конечно показать свою работу. Приятнее всего мне выполнять свою работу тогда, когда все получается. В науке понять, что у тебя правда все получается и ты идешь в правильном направлении можно только во время таких дискуссий на конференциях, семинарах.

По мнению молодого ученного, если хочется заниматься наукой, то это не простая задача, надо читать статьи и слушать доклады на семинарах и конференциях, это поможет понять, что интересно.

«Первое что я хотела бы пожелать, это не заболеть в «эпоху короновируса».
Успехов во всяческих начинаниях. Как говорит мой научный руководитель – «Счастье — это когда все получается». В этом я с ним согласна. Спасибо вам огромное за то, что приняли мою заявку и дали возможность поучаствовать».

Справка:
Премии Губернатора Ленинградской области для молодых ученых за лучшую научно-исследовательскую работу
В соответствии с постановлением Губернатора Ленинградской области от 13.08.2019 № 57-пг «Об учреждении именных научных стипендий Губернатора Ленинградской области, премий Губернатора Ленинградской области за вклад в развитие науки и техники в Ленинградской области, премий Губернатора Ленинградской области за лучшую научно-исследовательскую работу и признании утратившими силу отдельных постановлений Губернатора Ленинградской области» Комитетом экономического развития и инвестиционной деятельности Ленинградской области проводится конкурс на соискание премий Губернатора Ленинградской области за лучшую научно- исследовательскую работу.

Конкурс среди ученых региона проводится ежегодно. Заявки на участие в конкурсе принимались с сентября по октябрь 2020 года.