Ученым 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 журнале Ceramics International.

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 коллаборации уже несколько лет исследуют такой класс функциональных материалов, как мультиферроики. Эти 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, способными 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 являются 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.

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 Труханов.

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 они 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 сотрудничество по исследованию нового металлокерамического материала. На будущее учеными запланировано проведение исследование корреляции между количеством слоев в композиционных структурах и величиной магнитоэлектрического эффекта. Это поможет расширить представление о свойствах нового материала