Мультиферроики, материалы, обладающие одновременно магнитными и сегнетоэлектрическими свойствами, долгое время считались перспективными для создания нового поколения электронных устройств. Однако их практическое применение сдерживалось одним существенным недостатком – низкой рабочей температурой, как правило, не превышающей комнатную. Новое исследование, проведенное в университете Тохоку, может кардинально изменить эту ситуацию.
Ученые из университета Тохоку, под руководством Симона Тадзима, опубликовали в журнале Communications Materials 18 декабря 2024 года результаты своих исследований, демонстрирующих новый мультиферроик – Тербий Оксид (Tb2(MoO4)3), способный функционировать при температуре до 160°C. Эта работа представляет собой значительный скачок в области материаловедения, так как ранее максимальная рабочая температура мультиферроиков составляла около 20°C.
Уникальная особенность Тербий Оксида заключается в механизме, позволяющем ему проявлять мультиферроидные свойства при высоких температурах. В основе этого механизма лежит комбинация двух эффектов: пьезоэлектрического и магнитоупругого. Пьезоэлектрический эффект, который описывает возникновение электрической поляризации в материале при приложении к нему механической деформации, сочетается с магнитоупругим эффектом, при котором деформация влияет на намагниченность материала. В результате, возникает магнитоэлектрический эффект, то есть возможность управления электрической поляризацией магнитным полем. Именно этот эффект, лежащий в основе работы мультиферроиков, был успешно продемонстрирован в Тербий Оксиде при 160°C.
Повышение рабочей температуры открывает перед мультиферроиками перспективы для применения в самых разных областях. В частности, они могут стать основой для разработки энергосберегающих спинтронных устройств, которые, в отличие от традиционных электронных приборов, используют спин электронов для хранения и обработки информации. Кроме того, Тербий Оксид может использоваться в усовершенствованных оптических устройствах, включая светодиоды, и перспективных устройствах памяти.
Ранее, именно ограничение по рабочей температуре было «ахиллесовой пятой» мультиферроиков, препятствующей их внедрению в практику. Симон Тадзима, ведущий исследователь проекта, подчеркивает, что их работа прокладывает новые пути для изучения высокотемпературных мультиферроиков. Он отмечает, что им удалось поднять рабочую температуру этих материалов, обеспечив их стабильную работу при комнатной температуре и выше.
Это открытие имеет важное значение не только для научно-исследовательского сообщества, но и для всей технологической индустрии. Возможность создания устройств на основе мультиферроиков, работающих при более высоких температурах, позволит сделать их более надежными и эффективными.
Работа, опубликованная в Communications Materials, несомненно, вызовет интерес у материаловедов, инженеров и разработчиков новых электронных устройств. Она также подчеркивает важность фундаментальных исследований для прогресса в области материаловедения.
Разработка Тербий Оксида и демонстрация его работоспособности при 160°C – это значительный прорыв, который может революционизировать многие технологии. Перспективы использования мультиферроиков в спинтронике, оптике и устройствах памяти становятся все более реальными благодаря исследованиям, подобным работе ученых из университета Тохоку.
Будущие исследования, вероятно, будут направлены на дальнейшее повышение рабочей температуры и улучшение свойств мультиферроиков, а также на изучение возможностей их применения в конкретных устройствах. Открытие Тербий Оксида может стать отправной точкой для целого ряда инновационных разработок, которые повлияют на развитие электроники и других смежных областей.
В итоге, исследование университета Тохоку, демонстрирует не только фундаментальную значимость, но и перспективную практическую пользу, предоставляя технологическому миру новый инструмент для создания более эффективных и передовых устройств. С потенциалом для революции в области электронной инженерии, разработка Тербий Оксида открывает многообещающие горизонты для будущего технологий.
Изображение носит иллюстративный характер
Ученые из университета Тохоку, под руководством Симона Тадзима, опубликовали в журнале Communications Materials 18 декабря 2024 года результаты своих исследований, демонстрирующих новый мультиферроик – Тербий Оксид (Tb2(MoO4)3), способный функционировать при температуре до 160°C. Эта работа представляет собой значительный скачок в области материаловедения, так как ранее максимальная рабочая температура мультиферроиков составляла около 20°C.
Уникальная особенность Тербий Оксида заключается в механизме, позволяющем ему проявлять мультиферроидные свойства при высоких температурах. В основе этого механизма лежит комбинация двух эффектов: пьезоэлектрического и магнитоупругого. Пьезоэлектрический эффект, который описывает возникновение электрической поляризации в материале при приложении к нему механической деформации, сочетается с магнитоупругим эффектом, при котором деформация влияет на намагниченность материала. В результате, возникает магнитоэлектрический эффект, то есть возможность управления электрической поляризацией магнитным полем. Именно этот эффект, лежащий в основе работы мультиферроиков, был успешно продемонстрирован в Тербий Оксиде при 160°C.
Повышение рабочей температуры открывает перед мультиферроиками перспективы для применения в самых разных областях. В частности, они могут стать основой для разработки энергосберегающих спинтронных устройств, которые, в отличие от традиционных электронных приборов, используют спин электронов для хранения и обработки информации. Кроме того, Тербий Оксид может использоваться в усовершенствованных оптических устройствах, включая светодиоды, и перспективных устройствах памяти.
Ранее, именно ограничение по рабочей температуре было «ахиллесовой пятой» мультиферроиков, препятствующей их внедрению в практику. Симон Тадзима, ведущий исследователь проекта, подчеркивает, что их работа прокладывает новые пути для изучения высокотемпературных мультиферроиков. Он отмечает, что им удалось поднять рабочую температуру этих материалов, обеспечив их стабильную работу при комнатной температуре и выше.
Это открытие имеет важное значение не только для научно-исследовательского сообщества, но и для всей технологической индустрии. Возможность создания устройств на основе мультиферроиков, работающих при более высоких температурах, позволит сделать их более надежными и эффективными.
Работа, опубликованная в Communications Materials, несомненно, вызовет интерес у материаловедов, инженеров и разработчиков новых электронных устройств. Она также подчеркивает важность фундаментальных исследований для прогресса в области материаловедения.
Разработка Тербий Оксида и демонстрация его работоспособности при 160°C – это значительный прорыв, который может революционизировать многие технологии. Перспективы использования мультиферроиков в спинтронике, оптике и устройствах памяти становятся все более реальными благодаря исследованиям, подобным работе ученых из университета Тохоку.
Будущие исследования, вероятно, будут направлены на дальнейшее повышение рабочей температуры и улучшение свойств мультиферроиков, а также на изучение возможностей их применения в конкретных устройствах. Открытие Тербий Оксида может стать отправной точкой для целого ряда инновационных разработок, которые повлияют на развитие электроники и других смежных областей.
В итоге, исследование университета Тохоку, демонстрирует не только фундаментальную значимость, но и перспективную практическую пользу, предоставляя технологическому миру новый инструмент для создания более эффективных и передовых устройств. С потенциалом для революции в области электронной инженерии, разработка Тербий Оксида открывает многообещающие горизонты для будущего технологий.
