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Desde os tempos antigos até o presente: como a exploração de materiais multiferróicos muda o futuro da tecnologia?
Com o rápido desenvolvimento da ciência e da tecnologia, a investigação dos cientistas sobre materiais já não se limita às suas propriedades básicas, mas centra-se na coexistência e interacção de múltiplas propriedades. Entre eles, os multiferróicos, com as suas propriedades ferromagnéticas e ferroelétricas simultâneas, estão liderando uma inovação na ciência dos materiais e fazendo as pessoas repensarem o futuro da tecnologia.
Materiais multiferróicos são materiais que exibem múltiplas propriedades ferroicas ao mesmo tempo, incluindo ferromagnetismo, ferroeletricidade e ferroelasticidade. Essas propriedades podem ser controladas por um campo magnético externo ou campo elétrico.
A história dos materiais multiferróicos remonta a 2000, quando o artigo de N. A. Spaldin "Por que os materiais ferroelétricos magnéticos são tão raros?" ” atraiu ampla atenção e é considerado o início do interesse contemporâneo em materiais multiferróicos. Este artigo explora a contradição entre magnetismo e ferroeletricidade e propõe maneiras práticas de superar essa contradição. Com o desenvolvimento de pesquisas de acompanhamento, a descoberta de materiais multiferróicos incríveis como o BiFeO3 empolgou a comunidade científica. Esses materiais têm excelente potencial de aplicação em dispositivos de memória eletrônica, dispositivos de comutação e sensores.
As propriedades fundamentais dos multiferróicos podem ajudar a desenvolver novos tipos de componentes eletrônicos com métodos de controle de campos magnéticos de baixa energia.
Com o aprofundamento das pesquisas, os estudiosos começaram a explorar a conexão entre materiais multiferróicos e a spintrônica. Os desenvolvimentos nesta área podem levar a novas tecnologias de memória que aproveitam os campos elétricos de materiais multiferróicos para regular o magnetismo, reduzindo, em última análise, os requisitos de energia e melhorando a eficiência do armazenamento de informações.
Mecanismo de materiais multiferróicos
Ao discutir materiais multiferróicos, precisamos explorar seus mecanismos especiais e como conseguir a coexistência de ferromagnetismo e ferroeletricidade. Por exemplo, em materiais ativos de par solitário, os íons no local A conduzem o deslocamento ferroelétrico, enquanto uma camada d parcialmente preenchida no local B confere propriedades magnéticas. Materiais como BiFeO3 e PbVO3 são importantes representantes deste tipo de materiais multiferróicos.
A estrutura única destes materiais multiferróicos permite-lhes combinar eficazmente ferromagnetismo e ferroeletricidade, tornando-os candidatos ideais para novos componentes eletrónicos.
Aplicações de materiais multiferróicos
Com o avanço da tecnologia, as aplicações de materiais multiferróicos continuam a se expandir. O controle do magnetismo com campos elétricos é sem dúvida uma das aplicações mais atrativas. A realização desta capacidade pode subverter várias tecnologias que utilizam actualmente campos magnéticos, reduzindo assim o consumo de energia e melhorando a eficiência energética. Em termos de aplicações práticas, os pesquisadores alcançaram com sucesso o controle do campo elétrico da direção magnética na heteroestrutura do BiFeO3 e exploraram a possibilidade de transformação de antiferromagnetismo em ferromagnetismo.
Este avanço tecnológico torna o potencial dos materiais multiferróicos em novos dispositivos spintrônicos cada vez mais atraente.
Perspectivas Futuras
Muitos pesquisadores também estão procurando maneiras de melhorar o desempenho de materiais multiferróicos à temperatura ambiente e a força de suas interações. Alguns estudos, como cerâmicas núcleo-casca e materiais compósitos de estrutura em camadas, mostraram boas perspectivas de aplicação. Com o avanço da tecnologia, espera-se que esses materiais compósitos realizem novas aplicações no futuro, incluindo sensores de campo magnético CA altamente sensíveis e dispositivos de micro-ondas ajustáveis.
À medida que a exploração de materiais multiferróicos continua a se aprofundar, podemos imaginar que eles poderão subverter a nossa compreensão da ciência dos materiais no futuro.
Quando os materiais multiferróicos gradualmente se tornarem um motor-chave da inovação tecnológica, como a tecnologia futura dará início a uma nova rodada de mudanças?
