Multiferroisia kaksiulotteisista18.03.2026
Koska nämä ominaisuudet esiintyvät samanaikaisesti, ne voivat vuorovaikuttaa magnetoelektrisen (ME) kytkennän kautta, jolloin sähkökentät voivat vaikuttaa magnetismiin. Valitettavasti moniferroisilla materiaaleilla on rajoituksia, mukaan lukien suhteellisen pieni spontaani polarisaatio, heikot ME-kytkentäkertoimet ja rajallinen käyttövakaus ympäristön olosuhteissa happivajauksen aiheuttamien vuotovirtojen vuoksi, mikä rajoittaa niiden käytännön sovelluksia. Kiinan tiedeakatemian fysiikan laitoksen tutkijat ovat kuitenkin yhdessä Zhejiangin yliopiston yhteistyökumppaneidensa kanssa toteuttaneet magneettisten tilojen sähkökentän hallinnan käyttämällä kaksiulotteista (2D) van der Waals -materiaalia ja osoittaneet samalla huoneenlämpötilassa tapahtuvaa multiferroisiteettia voimakkaalla ME-kytkennällä. Tarkemmin sanottuna tiimi kehitti uuden vuorottelevan antiferromagneettisen (AFM)/ferromagneettisen (FM) kerrosrakenteen kaksikerroksisessa CrTe2:ssa , jossa kerrosten välinen sähköstaattinen potentiaaliero rikkoo luonnostaan inversiosymmetrian, mikä johtaa palautuvaan tasosta poispäin suuntautuvaan polarisaatioon. Sitten he toteuttivat korkealaatuisia kaksikerroksisia CrTe2- kalvoja molekyylisuihkuepitaksiaa käyttäen, mikä osoittaa huonelämpöisien stabiilin 2D-multiferroisen faasin. Ensimmäisen periaatteen laskelmat yhdistettynä monipuoliseen mikroskopiaan vahvistivat, että AFM- ja FM-kerrosten välinen sähköstaattinen potentiaaliero aiheutti spontaanin inversiosymmetrian rikkoutumisen ja synnytti voimakkaan ferroelektrisen polarisaation. Toisin kuin tyypillisissä tyypin II multiferroisissa materiaaleissa esiintyvät spin-orbitaalikytkentään perustuvat mekanismit, tämä kerrosten välinen varausasymmetriamekanismi mahdollisti voimakkaan ME-kytkennän, joka säilyi huoneenlämpötilaan asti. Ehdotettu FM/AFM-superhilarakenne luo universaalin suunnitteluperiaatteen 2D-yksivaiheisten multiferroisten järjestelmien suunnitteluun. Kaksikerroksisessa CrTe2:ssa osoitettu RT ja ilmastabiili "sähköinen kirjoitus ja magneettinen luku" kurovat umpeen kuilua perusmultiferroisen fysiikan ja skaalautuvien sovellusten välillä, mikä asettaa 2D-multiferroiset järjestelmät käyttökelpoiseksi alustaksi CMOS-yhteensopivalle ja energiatehokkaalle spintroniselle muistille ja nopeuttaa niiden integrointia Mooren jälkeiseen nanoelektroniikkaan. Aiheesta aiemmin: 2D-magnetismin sähköisen hallinnan ferroelektrisen kytkennän avulla |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.
Multiferroiset metallit ovat materiaaleja, joilla on sekä sähköinen polarisaatio että magneettinen järjestys samassa kiteessä – tila, joka tunnetaan multiferroisuutena.