Language
Country/Area
No result found
Vật liệu đa sắt bí ẩn: Tại sao những vật liệu này lại hiếm đến vậy?
Trong thế giới khoa học vật liệu, vật liệu đa sắt từ đã thu hút sự chú ý rộng rãi do những tính chất độc đáo của chúng. Lớp vật liệu này sở hữu một số tính chất sắt từ quan trọng, bao gồm tính sắt từ và tính sắt điện, có thể chuyển đổi bằng cách sử dụng từ trường hoặc điện trường, và tính sắt đàn hồi, có thể chuyển đổi dưới áp suất. Đặc biệt, vật liệu đa sắt từ điện có cả tính sắt từ và tính sắt điện đã gây được sự chú ý lớn trong giới học giả. Vậy tại sao loại vật liệu này lại hiếm đến vậy?
Sự phát triển của vật liệu đa sắt từ có thể bắt nguồn từ năm 2000, khi N.A. Spaldin đề xuất lý do tại sao vật liệu sắt điện từ lại khan hiếm và cách chế tạo chúng, được coi là khởi đầu cho làn sóng quan tâm hiện đại đến vật liệu đa sắt từ.
Nhìn lại lịch sử, vật liệu từ điện là lĩnh vực nghiên cứu có trước vật liệu đa sắt từ. Trong các vật liệu này, điện trường tác dụng sẽ làm thay đổi tính chất từ của chúng và ngược lại. Mặc dù không phải tất cả các vật liệu từ điện đều là đa sắt từ, nhưng hầu hết đều thể hiện hành vi từ điện tuyến tính, nghĩa là độ từ hóa của chúng có liên quan tuyến tính với cường độ của trường điện được áp dụng. Do đó, việc hiểu được bối cảnh lịch sử của các vật liệu này sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về vật liệu đa sắt từ.
Vật liệu đa sắt từ hiện nay có thể được chia thành nhiều loại khác nhau, chủ yếu dựa trên nhiệt độ và cơ chế biểu hiện tính sắt điện và tính từ của chúng. Trong vật liệu đa ferroic loại I, từ tính và sắt điện xuất hiện ở các nhiệt độ khác nhau và bắt nguồn từ các cơ chế khác nhau, chẳng hạn như BiFeO3 nổi tiếng; ngược lại, trong vật liệu đa ferroic loại II, từ tính trực tiếp gây ra sắt điện. Nhiệt độ chuyển pha của hai vật liệu này về cơ bản là tương tự, ví dụ như TbMnO3.
Các tương tác trong những vật liệu này không chỉ hấp dẫn mà còn có nhiều ứng dụng tiềm năng, bao gồm làm bộ truyền động, công tắc, cảm biến từ trường và ứng cử viên lý tưởng cho các thiết bị nhớ điện tử mới.
Tuy nhiên, vật liệu đa sắt từ vẫn còn phải đối mặt với nhiều thách thức, đặc biệt là làm thế nào để phát triển vật liệu có liên kết mạnh và đặc tính từ tính và phân cực cao ở nhiệt độ phòng. Để vượt qua những thách thức này, các nhà nghiên cứu hiện nay đã bắt đầu khám phá các ứng dụng composite với các vật liệu khác. Trong quá trình này, vật liệu đa sắt từ hiệu suất cao mới có thể được phát triển bằng cách sử dụng vật liệu composite từ điện. Ngoài ra, công nghệ phát triển cấu trúc phân lớp cũng cho thấy tiềm năng to lớn khi kết hợp các đặc tính của nhiều vật liệu khác nhau để cải thiện hiệu suất tổng thể.
Tiềm năng của vật liệu đa sắt từ cho các ứng dụng công nghệ là rất lớn. Nó có thể điều khiển từ tính thông qua trường điện, điều này có ý nghĩa to lớn đối với sự phát triển của các linh kiện điện tử mới, chẳng hạn như các thiết bị spintronic. Nếu có thể kiểm soát được trường điện của trạng thái từ tính, nhu cầu năng lượng sẽ giảm đáng kể và có tác động tiềm tàng mang tính cách mạng đến sự phát triển khoa học và công nghệ trong tương lai.
Chính vì tính bí ẩn và hiếm có của vật liệu đa sắt từ mà chúng đã trở thành một bối cảnh tuyệt đẹp trong lĩnh vực khoa học vật liệu. Liệu vật liệu đa sắt từ có thể thay đổi bộ mặt công nghệ tương lai hay chúng sẽ chỉ đơn thuần là lĩnh vực nghiên cứu học thuật?
