Een internationaal team van onderzoekers van de Universiteit van Montpellier, Universiteit van Aveiro en Universiteit van Coimbra hebben magneto-elektrische koppeling aangetoond in een paramagnetisch ferro-elektrisch kristal. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap , de groep beschrijft het op ytterbium gebaseerde moleculaire magneto-elektrische materiaal dat ze ontdekten en de mogelijke toepassingen ervan. Ye Zhou en Su-Ting Han van de Universiteit van Shenzhen hebben in hetzelfde tijdschriftnummer een Perspective-artikel gepubliceerd waarin het werk wordt beschreven.

In de laatste twee decennia, wetenschappers hebben geworsteld om multiferroïsche materialen te produceren. Maar zoals Zhou en Han opmerken, ondanks een enorme inspanning, onderzoekers zijn er niet in geslaagd dergelijke materialen te maken die bij kamertemperatuur kunnen worden gebruikt. En er zijn ook problemen geweest bij het maken van materialen met een koppeling die sterk genoeg is om bruikbaar te zijn in commerciële producten. In deze nieuwe poging de onderzoekers hebben een materiaal gemaakt dat mogelijk de kenmerken heeft waarnaar wetenschappers op zoek waren.

Ferro-elektriciteit is een eigenschap van bepaalde materialen met een elektrische polarisatie die kan worden omgekeerd door een extern elektrisch veld. Als op dergelijke materialen een elektrisch veld wordt aangelegd, hun dipolen zijn uitgelijnd, wat resulteert in polarisatie. Ferromagnetisme is de hoge gevoeligheid van bepaalde materialen voor magnetisatie. En zoals in ferro-elektriciteit, als er een magnetisch veld wordt aangelegd, de elektronenspins van het materiaal zijn uitgelijnd, resulterend in magnetisme. In deze nieuwe poging de onderzoekers creëerden een materiaal met elektrische eigenschappen die veranderen wanneer ze worden blootgesteld aan een magnetisch veld in plaats van een elektrische kracht bij kamertemperatuur. Het nieuwe materiaal bereikt ook zes polarisatietoestanden door manipulatie van de aangelegde elektrische en magnetische velden.

De onderzoekers creëerden het materiaal door een chiraal lanthanidecomplex te ontwerpen waarin de Yb ³⁺ ion heeft een sterk magnetisch moment naast een ferro-elektrisch chiraal diamagnetisch zinkcentrum. Het resultaat is een magneto-elektrisch materiaal op basis van een ytterbiummolecuul - een met een hoge magneto-elektrische koppeling. De eigenschappen van het materiaal werden bevestigd door metingen aan het materiaal te doen met piëzoresponskrachtmicroscopie terwijl een gelijkstroommagneetveld werd aangelegd.

De eigenschappen van het materiaal suggereren dat het kan concurreren met anorganische magneto-elektriciteit. Zhou en Han suggereren dat het een nieuw platform zou kunnen bieden voor het ontwerpen van nieuwe geheugenapparaten met hoge dichtheid

© 2020 Wetenschap X Netwerk