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Multiferroicos misteriosos: ¿por qué son tan raros estos materiales?
En el mundo de la ciencia de los materiales, los materiales multiferroicos han atraído una gran atención debido a sus propiedades únicas. Esta clase de materiales posee varias características ferroicas clave, incluido el ferromagnetismo y la ferroelectricidad, que pueden cambiarse aplicando un campo magnético o eléctrico, y la ferroelasticidad, que puede cambiarse bajo presión. En particular, los materiales multiferroicos magnetoeléctricos que poseen tanto ferromagnetismo como ferroelectricidad han despertado gran entusiasmo entre los estudiosos. Entonces ¿por qué es tan raro este tipo de material?
El desarrollo de los materiales multiferroicos se remonta al año 2000, cuando N.A. Spaldin propuso las razones por las que los materiales ferroeléctricos magnéticos son escasos y cómo prepararlos, lo que se considera el comienzo del aumento contemporáneo del interés por los materiales multiferroicos.
Mirando hacia atrás en la historia, los materiales magnetoeléctricos fueron un campo de investigación anterior a los materiales multiferroicos. En estos materiales, un campo eléctrico aplicado cambia sus propiedades magnéticas y viceversa. Si bien no todos los materiales magnetoeléctricos son multiferroicos, la mayoría exhiben un comportamiento magnetoeléctrico lineal, lo que significa que su magnetización está relacionada linealmente con la fuerza del campo eléctrico aplicado. Por lo tanto, comprender los antecedentes históricos de estos materiales nos ayudará a comprender los materiales multiferroicos con mayor claridad.
Los materiales multiferroicos actuales se pueden dividir en diferentes tipos, principalmente en función de la temperatura y el mecanismo al que aparecen su ferroelectricidad y magnetismo. En los materiales multiferroicos de tipo I, el magnetismo y la ferroelectricidad aparecen a diferentes temperaturas y se originan a partir de mecanismos diferentes, como el famoso BiFeO3; en cambio, en los materiales multiferroicos de tipo II, el magnetismo causa directamente la ferroelectricidad. Las temperaturas de transición de fase de ambos son básicamente Lo mismo, un ejemplo es TbMnO3.
Las interacciones en estos materiales no sólo son intrigantes, sino que también tienen una amplia gama de aplicaciones potenciales, incluso como actuadores, interruptores, sensores de campo magnético y candidatos ideales para nuevos dispositivos de memoria electrónica.
Sin embargo, los materiales multiferroicos aún enfrentan muchos desafíos, especialmente cómo desarrollar materiales con fuerte acoplamiento y altas características magnéticas y de polarización a temperatura ambiente. Para superar estos desafíos, los investigadores actuales han comenzado a explorar aplicaciones compuestas con otros materiales. En este proceso se pueden desarrollar nuevos materiales multiferroicos de alta eficiencia utilizando compuestos magnetoeléctricos. Además, la tecnología de crecimiento de estructura en capas también muestra un gran potencial al combinar las características de diferentes materiales para mejorar el rendimiento general.
El potencial de los materiales multiferroicos para aplicaciones tecnológicas es enorme. Puede controlar el magnetismo a través de campos eléctricos, lo que es de gran importancia para el desarrollo de nuevos componentes electrónicos, como los dispositivos espintrónicos. Si se puede lograr el control del campo eléctrico del estado magnético, se reducirá significativamente la demanda de energía y tendrá un impacto potencial revolucionario en el desarrollo científico y tecnológico futuro.
Es precisamente debido al misterio y rareza de los materiales multiferroicos que se han convertido en un hermoso paisaje en el campo de la ciencia de los materiales. ¿Podrán los materiales multiferroicos cambiar el rostro de la tecnología futura o seguirán siendo simplemente el ámbito de la investigación académica?
