Aitoa ferrielektristä materiaalia löydetty

Tiiviin aineen fysiikka on vuosikymmenten ajan tutkinut pitkään oletettua polaarista tilaa, joka tunnetaan nimellä ferrielektrisyys – jonka ennustetaan yhdistävän ferroelektristen (FE) ja antiferroelektristen (AFE) ominaisuudet, mutta joka on kokeellisesti vaikeasti havaittavissa missään yksifaasikiteessä.

Professori Junling Wangin (City University of Hong Kong) ja professori Shuai Dongin (Southeast University) johtama yhteistyö on nyt tuonut tämän kuvan selkeästi näkyviin.

National Science Review –lehdessä tutkimusryhmä raportoi ensimmäisen yksiselitteisen todisteen pelkistymättömästä ferrielektrisyydestä hybridikiteessä, (MV)[SbBr5 ] (MV2 + = metyyliviologeeni), mikä osoittaa ferrielektrisyyden toiminnallisesti erilliseksi polaariseksi järjestykseksi pelkän ferroelektrisyyden uudelleennimeämisen sijaan.

Mikä tekee ferrisähköisyydestä erityistä?

Ferrisähköisyys muotoiltiin alun perin analogisesti ferrimagnetismin kanssa: mikroskooppisesti yksikkösolussa esiintyy useita dipoleja – joko antiparalleelisesti, mutta erisuuruisina, tai äärellisessä kulmassa – jolloin syntyy nettopolarisaatio; makroskooppisesti nettopolarisaation on oltava kytkettävissä sähkökentän avulla.

Toisin kuin magneettiset momentit, sähködipolin valinta on kuitenkin suhteellista ja ei-yksilöllistä, joten tietyt rakenneanalyysit voivat hämärtää taustalla olevaa fysiikkaa.

Keskeinen kysymys kuuluu: jos materiaali kytkeytyy täsmälleen samalla tavalla kuin ferroelektrinen materiaali, pitäisikö se luokitella uudeksi ferroiseksi järjestykseksi pelkästään siksi, että sen mikroskooppinen kuvaus on monimutkainen?

Perustavammin: onko olemassa todella "pelkistymätöntä ferrielektristä" materiaalia, jonka kytkentäkäyttäytyminen on luonnostaan erilainen kuin ferroelektristen materiaalien – eli ferrielektristä, joka ansaitsee erillisen luokittelun erottuvan toiminnallisuuden perusteella?

Miksi sillä on merkitystä.

Tämä työ ei ainoastaan ratkaise pitkään jatkunutta peruskysymystä, vaan myös luo uuden paradigman: meidän tulisi määritellä uudet aineen olomuodot niiden toiminnallisen käyttäytymisen, ei pelkästään staattisen rakenteensa, perusteella.

Se tarjoaa uuden lähestymistavan spinien ja valovasteen sähkökentän ohjaamiseen, ja sillä on potentiaalisia sovelluksia spintroniikassa, matalaenergisessä monitilamuistissa ja kiraalisessa optoelektroniikassa.

Hybridikide (MV)[SbBr5 ] toimii siis perusmateriaalialustana, joka esittelee uuden periaatteen varauksen, spinin ja valon vapausasteiden samanaikaiseen säätämiseen sähkökenttien avulla.

Aiheesta aiemmin:

Ferromagneeteilla erittäin nopeaa viestintä- ja laskentatekniikkaa

Outo magneettinen materiaali voi tehdä laskennasta energiatehokasta

Edistysaskeleita magnoniikalle ja spintroniikalle