Language
Country/Area
No result found
Суперспособность мультиферроиков: почему они обладают как магнитными, так и электрическими свойствами?
В области материаловедения мультиферроики, несомненно, являются одними из самых привлекательных объектов исследования. Эти материалы обладают разнообразными ферроидными свойствами и могут проявлять как магнитные, так и электрические характеристики, что обуславливает их неограниченный потенциал в современных технологиях. Однако почему эти материалы обладают двумя, казалось бы, противоречивыми свойствами одновременно? Эта статья поможет вам это выяснить.
Мультиферроидные материалы определяются как материалы, которые проявляют несколько первичных ферроидных свойств в одной и той же фазе, в частности ферромагнетизм и сегнетоэлектричество, которые могут переключаться под действием приложенных электрических или магнитных полей.
Определение и типы мультиферроиков
Согласно научному определению, мультиферроики относятся к материалам, которые проявляют более одного основного ферроидного свойства в одной и той же фазе, включая ферромагнетизм, сегнетоэлектричество и сегнетоупругость. Однако современные исследования мультиферроидных материалов в основном сосредоточены на магнитоэлектрически связанных мультиферроидных материалах, которые могут проявлять как ферромагнетизм, так и сегнетоэлектричество. Эта особая структура дает им большой потенциал в таких областях применения, как приводы, переключатели, датчики магнитного поля и новые электронные запоминающие устройства.Расцвет мультиферроидных материалов
Исследования мультиферроических материалов начались в 2000 году, когда ученый Н. А. Спалдин (тогда Хилл) опубликовал статью под названием «Почему так мало магнитоэлектрических материалов?» », в которой проясняется источник конфликта между магнетизмом и сегнетоэлектричеством и предлагается практическое решение. С тех пор конкретные методы изготовления мультиферроидных материалов постепенно совершенствовались, способствуя бурному развитию их исследований.Мультиферроидные материалы привлекательны тем, что они могут двунаправленно управлять электрическими и магнитными полями, что делает возможными многие технологические применения.
Анализ механизма электромагнитной связи
При обсуждении мультиферроидных материалов мы должны понимать разнообразные механизмы их электромагнитной связи. Вообще говоря, сегнетоэлектрические свойства возникают из-за спонтанной электрической поляризации, которая обычно вызвана структурной асимметрией. Однако магнетизм большинства оксидов переходных металлов обусловлен частично заполненными d-оболочками, что делает разницу в электронной конфигурации препятствием для образования мультиферроидных материалов. К общим механизмам относятся активность неподеленных пар, геометрическое сегнетоэлектричество, упорядочение зарядов и магнитно-управляемое сегнетоэлектричество. Среди них — мультиферроики с неподеленной парой активных электронов, такие как BiFeO3 и BiMnO3, сегнетоэлектрический сдвиг которых обусловлен атомами в позиции A, тогда как магнетизм обусловлен частично заполненной d-оболочкой в позиции B.Потенциал применения мультиферроидных материалов
Потенциальные возможности применения мультиферроидных материалов в различных областях весьма интересны. От управления электрическим полем магнетизма до создания новых элементов памяти — его потенциал в электронике и технологии магнитного хранения данных нельзя недооценивать. В частности, возможность использования электрических полей для регулирования магнетизма, несомненно, является революционным технологическим достижением.Заключение Подводя итог, можно сказать, что разработка мультиферроидных материалов не только расширяет границы материаловедения, но и открывает новые перспективы и возможности для бесчисленных электронных приложений. По мере продолжения исследований мы с нетерпением ждем возможности увидеть, как будущие технологии будут использовать эти материалы для достижения большей эффективности и гибкости. Однако по мере развития этих сверхдержав мы не можем не задаться вопросом: как нам сбалансировать потенциальные риски и выгоды будущего, которое все больше зависит от этих мультиферроичных материалов?Ученые работают над созданием мультиферроидных материалов, которые могут эффективно работать при комнатной температуре, чтобы обеспечить более гибкую технологическую основу для следующего поколения электронных продуктов.
