Более ранние исследования (Sr,Ba)MnO3 не выявили в них
каких-либо сегнетоэлектрических нюансов, предсказанных теорией. Проблема
заключалась не в недостатках теоретического моделирования, а в
неорганическом синтезе. Оказалось, что стандартная методика получения
материала не могла обеспечить необходимого соотношения между барием и
стронцием; так, максимальное зафиксированное соотношение не превосходило
1:4. Ясуджиро Тагучи с коллегами разработали новую двухступенчатую
методику кристаллизации, позволившую им поднять содержание бария с 20 до
50%. Сравнив свойства кристаллов с различным содержанием бария,
исследователи установили, что порог появления сегнетоэлектрических
свойств находится где-то между 40 и 45% процентами.
Стронций-бариевый манганит относится к структурному типу перовскита,
который, в свою очередь, характеризуется кубической кристаллической
решеткой. Атомы марганца находятся в центре каждой ячейки, а кислород
центрирует каждую из шести граней куба. Стронций и барий размещаются в
углах куба. Электронный спин ионов марганца делает кристалл магнитным, а
ферроэлектрические свойства возникают из-за смещения ионов марганца из
центра кубической ячейки. Таким образом, ионы марганца отвечают за
появление обоих важных свойств материала — поляризацию и магнетизм; тем
самым осуществляется их очевидная жёсткая взаимосвязь.
Материалы, обладающие как сегнетоэлектрическими, так и магнитными
свойствами, как вы помните, называются мультиферроиками. Но
мутьтиферроики проявляют либо жёсткую связь между электрическими и
магнитными свойствами, но при этом демонстрируют лишь небольшую
поляризацию, либо склонны к значительной поляризации, и тогда никакой
связи с магнитными свойствами не существует (или она очень-очень
слабая). Иначе говоря, группе г-на Тагучи удалось открыть совершенно
новый мультиферроический материал, характеризующийся как высокой
поляризацией, так и жёсткой связью между поляризацией и
намагничиваемостью. Именно такая характеристика совершенно необходима
для того, чтобы сделать мультиферроик полезным для прикладных задач. И
одним из возможных примеров таких задач является создание чипов памяти с
очень низким энергопотреблением.
По материалам: PhysOrg
|
