Magnetoelektrika: sugedusios medžiagos | NPP Azijos medžiagos

Magnetoelektrika: sugedusios medžiagos | NPP Azijos medžiagos

Anonim

Bismuto pagrindu pagaminto oksido dielektrines savybes galima valdyti magnetiniu lauku.

Magnetoelektrinių medžiagų magnetines savybes galima pakeisti pritaikius išorinius elektrinius laukus, o jų dielektrines savybes - magnetiniais laukais. Šios medžiagos gali būti naudojamos gaminant prietaisus, kuriuose yra jutikliai, pavaros ir duomenų saugojimas. Pagrindinis iššūkis yra rasti medžiagų, turinčių tvirtas magnetoelektrines savybes kambario temperatūroje. Dabar Indijos mokslininkai nustatė galimą magnetoelektrinę medžiagą, pagrįstą bismuto pagrindu pagamintu oksidu, turinčiu norimas fizines savybes.

Satyabrata Patnaik ir Jawaharlal Nehru universiteto bei keleto kitų Indijos institutų kolegos 1 paruošė oksidą Bi 2 Fe 4 O 9 . Medžiagos sudėtis yra panaši į „BiFeO 3“ - oksido, turinčio palankias savybes magnetoelektrinėms reikmėms. Nors „BiFeO 3“ pasižymi tik magnetoelektrinėmis savybėmis kaip plona plėvele ir žemoje temperatūroje, „Bi 2 Fe 4 O 9“ tai gali daryti nefasuotos formos, beveik kambario temperatūros.

Įrodymai, kad Bi 2 Fe 4 O 9 yra magnetoelektrinė medžiaga, yra matomi geležies vietose, esančiose Bi 2 Fe 4 O 9, turinčiose magnetinį sukinį, kurio bendras išdėstymas yra apie 260 K. Tyrėjai nustatė, kad izoliacinė elektrinė grotelių reakcija į išoriškai veikiamas magnetinis laukas stipriausiai šalia šios temperatūros, kur liepiami suktis. Pažymėtina, kad šis dielektrinio atsako pokytis pakilo į aukštesnes temperatūras, kai buvo pritaikytas magnetinis laukas.

Grupė mano, kad sukimosi tvarka Bi 2 Fe 4 O 9 yra elektrinių ir magnetinių savybių tarpusavio priklausomybės priežastis. Kiekviename vienetiniame Bi 2 Fe 4 O 9 langelyje yra dviejų rūšių Fe atomai (1 pav.). Kiekvienas oktaedrinis Fe jonas yra apsuptas šešių deguonies atomų, o tetraedriniai Fe jonai yra apsupti keturių deguonies atomų. Geriausiai, kad tetraedriniai Fe jonai būtų sukiniai, jie yra išlyginti priešingai nei kaimyninių tetraedrinių ir oktaedrinių Fe jonų sukiniai, o arčiausiai vienas kito esantys oktaedriniai Fe jonai yra lygiagrečiai vienas kitam. Įvairios magnetinės sąveikos konkuruoja, ir sakoma, kad sistema „nusibodo“. Tačiau šį nusivylimą galima iš dalies pašalinti iškraipant tinklelį elektriniu lauku, kuris sukelia magnetoelektrinį efektą.

Image

1 pav. Ortorombinių Bi 2 Fe 4 O 9 ląstelių vienetas. Aštuonkampiai Fe jonai (šviesiai žali) turi šešis artimiausius kaimynus, o tetraedriniai Fe jonai (tamsiai žalia) - keturis. Sukimasis dėl froncijos, kurį sukelia magnetinė Fe jonų sąveika, sukuria tvirtą magnetoelektrinę jungtį kambario temperatūroje.

Nors rezultatai yra preliminarūs, tyrimas rodo, kad medžiagos, turinčios nelinksmą sąveiką tarp sukinių, gali būti gera vieta ieškoti magnetoelektrikų.

Autoriai

Šį tyrimo akcentą patvirtino originalaus straipsnio autorius, o visus empirinius duomenis pateikė pats autorius.