Magnetoelektrik: pettunud materjalid npg asia materjalid

Magnetoelektrik: pettunud materjalid npg asia materjalid

Anonim

Vismutil põhineva oksiidi dielektrilisi omadusi saab muuta magnetväljaga.

Magnetoelektriliste materjalide magnetilisi omadusi saab muuta, rakendades väliseid elektrivälju ja nende dielektrilisi omadusi magnetväljade abil. Neid materjale võiks potentsiaalselt kasutada andurite, ajamite ja andmesalvestusega seadmete valmistamiseks. Peamine väljakutse on leida toatemperatuuril tugevate magnetolektriliste omadustega materjale. Nüüd on India teadlased tuvastanud potentsiaalse magneelektrilise materjali, mis põhineb vismutil põhineval oksiidil ja millel on soovitud füüsikalised omadused.

Satyabrata Patnaik ja Jawaharlal Nehru ülikooli ning mitmete teiste India instituutide kolleegid 1 valmistasid ette oksiidi Bi 2 Fe 4 O 9 . Materjalil on sarnane koostis nagu BiFeO 3, oksiidil, millel on magnetoelektriliste rakenduste jaoks soodsad omadused. Ehkki BiFeO3-l on õhukese kilena ja madalal temperatuuril ainult magnetoelektrilised omadused, võib Bi2 Fe4O9 seda teha lahtiselt, toatemperatuuri lähedal.

Tõendid selle kohta, et Bi 2 Fe 4 O 9 on magneelektriline materjal, on näha Bi 2 Fe 4 O 9 rauakohtades, millel on magnetiline spinn, mille suurusjärk on kokku umbes 260 K. Teadlased leidsid, et võre isoleeriv elektriline olek reageerib väliselt rakendatav magnetväli, mis on kõige tugevam selle temperatuuri lähedal, kus keerutused tellitakse. Nimelt nihkus see dielektrilise reaktsiooni muutus kõrgemale temperatuurile, kui rakendati magnetvälja.

Rühm usub, et tsentrifuugimisjärjestus Bi 2 Fe 4 O 9-s on elektriliste ja magnetiliste omaduste vastastikuse sõltuvuse põhjus. Iga Bi2 Fe 4 O 9 rakuühik sisaldab kahte tüüpi Fe aatomeid (joonis 1). Iga oktaedriline Fe-ioon on ümbritsetud kuue hapnikuaatomiga, samas kui tetraedrilised Fe-ioonid on ümbritsetud nelja hapnikuaatomiga. Tetraeedriliste Fe-ioonide keerud on eelistatult joondatud paralleelselt naaberolevate tetraeedriliste ja oktaedriliste Fe-ioonide keerdudega ning üksteisele kõige lähemal olevad oktaedrilised Fe-ioonid on üksteisega paralleelsed. Erinevad magnetilised vastastikmõjud konkureerivad ja süsteem on väidetavalt pettunud. Selle pettuse saab osaliselt eemaldada, moonutades võre elektrivälja abil, mis tekitab magnetoelektrilise efekti.

Image

Joonis 1: ortorombilise Bi 2 Fe 4 O 9 ühikurakk. Oktaedrilistel Fe-ioonidel (helerohelised) on kuus lähimat naabrit ja tetraeedrilistel Fe-ioonidel (tumerohelised) on neli. Fe-ioonide vahelisest magnetilisest interaktsioonist põhjustatud keerdumine tekitab toatemperatuuril tugeva magnetoelektrilise ühenduse.

Kuigi tulemused on esialgsed, viitab uuring sellele, et keerdumiste vahel pettunud vastastikmõjuga materjalid võivad olla hea koht magnetoelektrikute otsimiseks.

Autorid

Selle uurimistöö esiletõstmise on heaks kiitnud algse artikli autor ja kõik selles sisalduvad empiirilised andmed on nimetatud autori poolt esitatud.