Это важно для мощных лазеров, зеркал, линз и космической техники, где даже микроскопические изменения размера при нагреве могут привести к поломке.

Подавляющее большинство материалов расширяются при нагревании. Для высокоточных устройств это проблема: изменение температуры всего на 10-20 градусов может вызвать микроразрушения и деградацию функциональности. Идеальное решение — материалы с нулевым или отрицательным коэффициентом теплового расширения. Но таких материалов мало, и многие из них термически нестабильны.

Один из подходов — использовать эффект магнитострикции: расширение материала при нагревании компенсируется сжатием, вызванным перестройкой его магнитной структуры. Например, борат железа (FeBO₃) активно применяется в приборостроении, в том числе в синхротронных установках. Но его недостаток: для работы кристалл нужно нагревать до 77 градусов, что требует дополнительных энергозатрат.

Учёные из нескольких российских научных центров попробовали частично заменить железо в составе на хром. Бораты хрома обладают схожими свойствами. Исследователи сопоставили три материала: чистый FeBO₃, чистый CrBO₃ и смешанный состав.

Результаты показали: чем больше хрома, тем ниже температура, при которой материал теряет магнитный порядок. У чистого бората железа перестройка происходила при 77 градусах, у смешанного — уже при 30 градусах, а у образца с одним хромом — при -262 градусах.

Руководитель проекта, ведущий научный сотрудник Института химии силикатовим. И.В. Гребенщикова (филиал НИЦ «Курчатовский институт — ПИЯФ») Ярослав Бирюков пояснил: «Это открывает путь к созданию для высокоточных оптических, спинтронных и электронных устройств эффективных соединений с точно заданным коэффициентом расширения».

По его словам, материалы можно настраивать для работы при сверхнизких температурах, что особенно важно для космической техники и сверхчувствительных датчиков. В дальнейшем учёные планируют сосредоточиться на изучении родственных соединений и расширить выборку материалов.