Ученным Южно-Уральского государственного университета совместно с коллегами из Института общей неорганической химии РАН им. Курнакова (г. Москва), Научно-практического центра Национальной академии наук Беларуси по материаловедению, Института физики Польской академии наук удалось создать слоистый мультиферроик из металла и керамики. Материал в будущем может быть использован для изготовления сенсоров нового поколения. Полученные данные опубликованы в высокорейтинговом журнале, входящем в международную базу цитирования Scopus (Q1) Ceramics International.

Мультиферроики — материалы будущего

В связи с развитием электроники и необходимостью создания более компактных и мощных источников питания, сегодня особое внимание уделяется созданию материалов нового поколения — мультиферроикам.

Ученые Южно-Уральского государственного университета в составе международной команды уже несколько лет исследуют такой класс функциональных материалов, как мультиферроики. Такие материалы обладают одновременно несколькими полезными свойствами, среди которых может быть спонтанная намагниченность и спонтанная электрическая поляризация при отсутствии источника внешнего магнитного и электрического поля. В силу уникальных характеристик мультиферроики являются перспективными материалами для использования в производстве сенсоров, мобильных телефонов, компьютеров и другой электроники, которые способны сделать приборы еще мощнее и компактнее.

«На сегодняшний день известно большое количество материалов, демонстирующих магнитоэлектрическое взаимодействие. Принято выделять однофазные мультиферроики с двойным типом упорядочения в рамках одной фазы, и композиционные, состоящие из нескольких фаз с различными свойствами. Основным недостатком однофазных мультиферроиков является невысокие значения магнитоэлектрического эффекта, что важно для практических применений. Мы сфокусировались на втором типе мультиферороиков, который представляет собой композиционные структуры и кажется более перспективным», рассказывает старший научный сотрудник лаборатории роста кристаллов НОЦ «Нанотехнологии» ЮУрГУ Сергей Труханов.

На фото: Сергей Труханов в процессе обжига металлокерамического композита.

Исследование свойств нового материала

Многослойные или слоистые композиционные мультиферроики представляют большой интерес для исследований.

«Перед нами стояла важная задача исследования корреляции толщин ферромагнитной и сегнетоэлектрической фаз и магнитоэлектрических свойств полученных слоистых структур “керамика-металл”. В ходе экспериментов была установлена нелинейная зависимость влияния толщины ферромагнитной компоненты на магнитные характеристики и коэффициент магнитоэлектрического взаимодействия в данных структурах», — продолжает Сергей Валентинович.

Открытие вызвало широкий интерес со стороны научной общественности. Однако утверждать о практическом применении данного рода структур пока преждевременно, отмечает ученый. Тем не менее, значительный прикладной аспект у слоистых мультиферроиков имеется. Теоретически данные структуры могут представлять интерес с точки зрения сенсорных применений, причем как для детектирования магнитных, так и электрических полей из-за двойного типа управления. Также могут рассматриваться как перспективные материалы для энергонезависимых ячеек памяти для электронных устройств нового поколения.

Южно-Уральский государственный университет в рамках Проекта 5-100 планирует расширять международное и сотрудничество по исследованию нового металлокерамического материала. На будущее командой ученых запланировано проведение исследование корреляции между количеством слоев с композиционных структурах и величиной магнитоэлектрического эффекта. Это поможет расширить представление о свойствах нового материала

Ольга Романовская, фото: Олег Игошин

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0272884219307898?via%3Dihub