Language
Country/Area
No result found
المتعددات الحديدية الغامضة: لماذا تعتبر هذه المواد نادرة جدًا؟
في عالم علم المواد، جذبت المواد متعددة الحديد اهتمامًا واسع النطاق نظرًا لخصائصها الفريدة. تمتلك هذه المواد العديد من الخصائص الحديدية الرئيسية، بما في ذلك المغناطيسية الحديدية والكهربائية الحديدية، والتي يمكن تبديلها عن طريق تطبيق مجال مغناطيسي أو كهربائي، والمرونة الحديدية، والتي يمكن تبديلها تحت الضغط. على وجه الخصوص، أثارت تلك المواد متعددة الحديد الكهرومغناطيسية التي تمتلك خصائص مغنطيسية حديدية وكهربائية حديدية حماسًا كبيرًا بين العلماء. لكن لماذا هذه المواد نادرة جدًا؟
يمكن إرجاع تطور المواد متعددة الحديد إلى عام 2000، عندما اقترح ن. أ. سبالدين أسباب ندرة المواد الكهروضوئية المغناطيسية وطرق تحضيرها، ويعتبر هذا بداية الطفرة المعاصرة في الاهتمام بالمواد متعددة الحديد.
بالنظر إلى التاريخ، تعد المواد الكهرومغناطيسية مجالًا بحثيًا يسبق المواد متعددة الحديد. في هذا النوع من المواد، يغير المجال الكهربائي المطبق خصائصه المغناطيسية والعكس صحيح. في حين أن المواد الكهرومغناطيسية ليست كلها متعددة الحديد، فإن معظم المواد متعددة الحديد تعرض سلوكًا كهرومغناطيسيًا خطيًا، مما يعني أن درجة مغنطتها ترتبط خطيًا بقوة المجال الكهربائي المطبق. ولذلك، فإن فهم الخلفية التاريخية لهذه المواد سيساعدنا على فهم المواد متعددة الحديد بشكل أكثر وضوحًا.
في الوقت الحالي، يمكن تقسيم المواد متعددة الحديد إلى أنواع مختلفة، بناءً على درجة الحرارة والآلية التي تظهر بها الطاقة الكهروضوئية والمغناطيسية. في المواد متعددة الحديد من النوع الأول، تظهر المغناطيسية والكهرباء الحديدية في درجات حرارة مختلفة وتنشأ من آليات مختلفة، مثل BiFeO3 الشهير، وعلى العكس من ذلك، فإن مغناطيسية المواد متعددة الحديد من النوع الثاني تسبب الكهرباء الحديدية بشكل مباشر، ودرجات حرارة انتقال الطور للاثنين هي؛ في الأساس نفسه، على سبيل المثال TbMnO3.
إن التفاعلات في هذه المواد ليست جذابة فحسب، بل لديها أيضًا القدرة على مجموعة واسعة من التطبيقات العملية، بما في ذلك كونها مرشحة مثالية للمشغلات، والمفاتيح، وأجهزة استشعار المجال المغناطيسي، وأجهزة التخزين الإلكترونية الجديدة.
ومع ذلك، لا تزال المواد متعددة الحديد تواجه العديد من التحديات، لا سيما كيفية تطوير مواد ذات اقتران قوي وخصائص مغناطيسية واستقطابية عالية في درجة حرارة الغرفة. للتغلب على هذه التحديات، بدأ الباحثون الحاليون في استكشاف التطبيقات المركبة مع مواد أخرى. وفي هذه العملية، يمكن تطوير مواد جديدة متعددة الحديد عالية الأداء باستخدام مركبات كهرومغناطيسية. بالإضافة إلى ذلك، تُظهر تقنية نمو الهيكل الطبقي أيضًا إمكانات كبيرة لتحسين الأداء العام من خلال الجمع بين خصائص المواد المختلفة.
فيما يتعلق بالتطبيقات التكنولوجية، فإن إمكانات المواد متعددة الحديد هائلة. ويمكنه التحكم في المغناطيسية من خلال مجال كهربائي، وهو أمر ذو أهمية كبيرة لتطوير مكونات إلكترونية جديدة، مثل الأجهزة الإلكترونية السبينية. إذا أمكن تحقيق التحكم في المجال الكهربائي للحالة المغناطيسية، فسيؤدي ذلك إلى تقليل الطلب على الطاقة بشكل كبير وسيكون له تأثير ثوري محتمل على التطور التكنولوجي المستقبلي.
بسبب غموض المواد المتعددة الحديد وندرتها، فقد أصبحت مشهدًا جميلاً في عالم علم المواد. هل يمكن للمواد متعددة الحديد أن تغير وجه التكنولوجيا المستقبلية، أم أنها ستبقى في مجال البحث الأكاديمي؟
