Toyohashi University of Technology heeft in samenwerking met Japan Fine Ceramics Center een nieuw vloeibaar proces ontwikkeld voor de fabricage van een betaalbare multiferroïsche nanocomposietfilm, Nationaal Instituut voor Technologie Ibaraki College, Internationaal Iberisch laboratorium voor nanotechnologie, Chang'an universiteit en Universiteit van Erlangen-Neurenberg. Het door het nieuwe proces verkregen multiferroïsche materiaal bezit een sterke correlatie tussen de elektrische en magnetische eigenschappen, dus verschillende toepassingen zoals een laag stroomverbruik grootvolume geheugen, ruimtelijke lichte modulator, en unieke sensoren, enz. worden in de toekomst verwacht.

Multiferroïsche materialen combineren elektrische (ferro-elektrische) en magnetische (ferromagnetische) eigenschappen en hebben een sterke correlatie tussen deze eigenschappen (vertonen een magneto-elektrisch effect), en hun ontwikkeling zal naar verwachting meer veelzijdige en krachtigere elektrische en magnetische apparaten van de volgende generatie opleveren. In recente jaren, verschillende methoden voor de productie van multiferroïsche films die significante magneto-elektrische eigenschappen vertonen, zijn gerapporteerd. Echter, deze processen vereisen grote en buitengewoon dure vacuümapparaten, waardoor ze onpraktisch zijn voor het vervaardigen van materialen met een groot oppervlak in het bijzonder. Als resultaat, multiferroïsche materialen zijn slechts in een zeer beperkt aantal toepassingen gebruikt.

Met deze achtergrond, het onderzoeksteam ontwikkelde een proces voor het produceren van een materiaal met geavanceerde multiferroïsche eigenschappen door verschillende methoden in de vloeistoffase te combineren die relatief goedkoop en eenvoudig zijn.

De hoofdauteur, Universitair hoofddocent Go Kawamura van de Toyohashi University of Technology legde uit:"Om een ​​materiaal te fabriceren dat geavanceerde multiferroïsche eigenschappen vertoont, het is noodzakelijk om ferro-elektrische en ferromagnetische materialen op de juiste manier en periodiek op nanometerschaal te combineren. Vroeger, nanopillar array-structuren werden op een zelfgeorganiseerde manier gefabriceerd met behulp van gasfasemethoden, en in dergelijke materialen werd een groot magneto-elektrisch effect waargenomen. Echter, de gasfasemethoden vereisten het gebruik van grote en dure apparatuur, en het was praktisch onmogelijk om het oppervlak van het monster te vergroten. Daarom, we werkten aan de fabricage van nanopillar array-achtige composietfilms met alleen betaalbare en eenvoudige vloeistoffase-methoden. In de multiferroïsche composietfilm die is verkregen door het proces dat we hebben ontwikkeld, er wordt verduidelijkt dat er een lokale epitaxiale relatie is op het grensvlak tussen de ferro-elektrische en de ferromagnetische materialen, waardoor een groot magneto-elektrisch effect ontstaat. In vergelijking met conventionele gasfaseprocessen, multiferro-composietfilms kunnen tegen veel lagere kosten worden geproduceerd en kunnen voor grotere gebieden worden gebruikt."

Dit onderzoek was interdisciplinair, verschillende specialismen nodig. Daarom, het onderzoeksteam werkte samen met specialisten in diëlektrische materialen en magnetische materialen, specialisten in observatie van nanostructuren met behulp van elektronenmicroscopen, en specialisten in vloeistoffasesynthese, onder andere, van verschillende instellingen in Japan en in het buitenland. Het nieuwe proces is ontwikkeld door deze geavanceerde specialiteiten te combineren.

Het onderzoeksteam is van mening dat het nauwkeuriger maken van gecontroleerde nanostructuren het magneto-elektrische effect verder kan verbeteren, en zal het proces blijven optimaliseren. uiteindelijk, het team is van plan om materialen voor grote oppervlakten te produceren, wat ook een kenmerk is van het ontwikkelde proces, en pas ze toe op een ruimtelijke lichtmodulator om toepassingen te ontwikkelen zoals ruimtelijke displays die kunnen worden gebruikt om enorme driedimensionale afbeeldingen te bouwen.