Химический элемент, который может накапливаться на границах зёрен и изменять магнитные взаимодействия.Фосфор — химический элемент с символом P и атомным номером 15. Он относится к неметаллам и существует в нескольких аллотропных модификациях, включая белый, красный и чёрный фосфор. В материаловедении фосфор примечателен своей способностью накапливаться на границах зёрен — поверхностях раздела между кристаллами в поликристаллическом материале, — где он может существенно изменять свойства материала, включая магнитные взаимодействия. Это особенно актуально для сталей и других сплавов, где сегрегация фосфора может вызывать охрупчивание материала, но она также играет роль в магнитных материалах, где может модифицировать обменное взаимодействие между магнитными атомами.
Фосфор был открыт в 1669 году немецким алхимиком Хеннигом Брандом, который выделил его из мочи. Его роль в сегрегации на границах зёрен была признана в середине XX века, особенно в исследованиях охрупчивания стали, со значительным вкладом таких исследователей, как Эрик Д. Хондрос и другие в 1960-х и 1970-х годах.
Атомы фосфора меньше, чем атомы многих металлов, поэтому при сегрегации на границах зёрен они занимают междоузлия или позиции замещения, искажая локальную решётку и изменяя электронную структуру. Это может изменять обменные магнитные взаимодействия между соседними магнитными атомами (например, железа или никеля), модифицируя расстояние и характер связи между ними. В некоторых случаях фосфор может уменьшать магнитный момент или изменять температуру Кюри. Сегрегация обусловлена снижением свободной энергии, когда фосфор находится на границе, а не в объёме материала, и на неё влияют температура и состав материала.
Фосфор используется как легирующая примесь в кремниевых полупроводниках для создания материалов n-типа, а его сегрегационное поведение контролируется в производстве стали для предотвращения хрупкости. В магнитных материалах фосфор иногда добавляют для настройки магнитных свойств, например, в некоторых магнитомягких сплавах.
Белый фосфор светится в темноте благодаря хемилюминесценции — свойству, которое дало ему название «фосфор», что по-гречески означает «несущий свет».
