Un equipo de científicos del Instituto de Física y Tecnología de Moscú MIPT, la Universidad Nacional de Investigación de Tecnología Electrónica MIET y el Instituto de Física General Prokhorov han propuesto un modelo teórico que explica los valores inesperadamente altos del magnetoeléctrico lineal.efecto en BiFeO 3 ferrita de bismuto que se ha observado en varios experimentos. El equipo también sugirió una forma de mejorar aún más el efecto. Los resultados del estudio se han publicado en la revista Revisión física B .
Una característica particular de la ferrita de bismuto es que en muestras a granel, los espines de iones de hierro Fe3 + están dispuestos en forma de cicloide. Esta estructura de espín puede ser destruida por un fuerte campo magnético o tensión mecánica. Sin un cicloide de espín, ferrita de bismutoexhibe un gran efecto magnetoeléctrico lineal, y este efecto fue el punto focal del estudio.
"La descripción teórica presentada en el documento puede ser aplicable a otros multiferroicos similares a BiFeO 3 . Esto ayudará a predecir el valor de su efecto magnetoeléctrico, lo que, a su vez, facilitará la búsqueda de materiales nuevos y prometedores para aplicaciones industriales ", dice el jefe del Laboratorio de física de heteroestructuras magnéticas y espintrónica de energía del MIPT.que ahorra tecnologías de la información, Prof. Anatoly Zvezdin.
Multiferroicos y el efecto magneto eléctrico
Los multiferroicos son materiales que exhiben simultáneamente diferentes órdenes ferroicos, incluidos los magnéticos, ferroeléctricos y / o ferroelásticos. Si hay una interacción entre los subsistemas eléctricos y magnéticos en un material, puede ocurrir un efecto magnetoeléctrico ME.
El efecto magnetoeléctrico es cuando la polarización eléctrica ocurre bajo la influencia de un campo magnético externo y la magnetización ocurre bajo la influencia de un campo eléctrico. Esto permite que un campo eléctrico se use para controlar las propiedades magnéticas de un material y un campo magnético parase utiliza para controlar las propiedades eléctricas. Si el valor del efecto ME es alto docenas o cientos de veces más de lo normal, se llama un efecto ME gigante.
El uso principal del efecto magnetoeléctrico es en sensores de campo magnético variable y estático. Estos sensores se utilizan en sistemas de navegación, motores eléctricos y también en sistemas de encendido de vehículos. En comparación con dispositivos similares basados en el efecto Hall o la magnetorresistencia, basados en sensoresen el efecto ME son más sensibles según la investigación, hasta un millón de veces más sensibles y también son relativamente baratos de fabricar.
El efecto ME ofrece posibilidades emocionantes para el uso de multiferroicos en nuevos tipos de memoria magnética, p. Ej. ROM - memoria de solo lectura. El efecto ME también podría usarse para crear equipos de alta precisión para trabajar con radiación en el rango de microondasy para transmitir energía de forma inalámbrica a dispositivos electrónicos miniaturizados.
ferrita de bismuto
El tema del estudio fue ferrita de bismuto BiFeO 3 : un multiferroico muy prometedor que es muy prometedor en términos de sus aplicaciones prácticas.Está previsto que se use para crear memoria magnetoeléctrica ultra eficiente en energía.
Además, la ferrita de bismuto exhibe un efecto magnetoeléctrico a temperatura ambiente, mientras que en la mayoría de las otras magnetoeléctricas un efecto ME de esta magnitud solo se observa a temperaturas extremadamente bajas por debajo de -160 grados Celsius. La ferrita de bismuto es un antiferromagnético, lo que significa quelos momentos magnéticos de sus subredes magnéticas estructuras formadas por átomos con los mismos espines paralelos se cancelan entre sí y la magnetización total del material es cercana a cero. Sin embargo, la disposición espacial de los espines forma la misma estructura de espín cicloidal.
En la década de 1980 se pensaba que este multiferroico exhibía solo un efecto magnetoeléctrico cuadrático es decir, la polarización es cuadráticamente proporcional al campo magnético aplicado. El hecho de que el efecto magnetoeléctrico lineal "pasó desapercibido" durante mucho tiempo tuvo que ver concicloide de rotación: debido a la estructura cicloide de rotación, ciertas características, como la magnetización y el efecto magnetoeléctrico "promedian" a cero. Sin embargo, cuando la ferrita de bismuto se coloca en un campo magnético fuerte mayor que cierto valor crítico, la estructurase destruye y esto se acompaña de la aparición de un efecto ME lineal cuando la polarización es linealmente proporcional al campo aplicado.
Los primeros experimentos indicaron un valor bajo del efecto magnetoeléctrico lineal en ferrita de bismuto casi mil veces menor que el valor real, sin embargo, estudios experimentales posteriores revelaron un gran efecto de EM y también se demostró que al usarlo en estructuras en capas,Se pueden lograr valores récord del efecto magnetoeléctrico.
Los autores del artículo desarrollaron una justificación teórica para la ocurrencia del efecto lineal ME basado en la teoría de Ginzburg-Landau y explicaron el valor experimental previamente grande del efecto. Como parte de su teoría, los investigadores también mostraron que el MEEl efecto podría mejorarse en presencia de un campo electrostático.
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Materiales proporcionado por Instituto de Física y Tecnología de Moscú . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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