الشكل 1. بيمن في درجة حرارة الغرفة 3كر 4O12أمرت موقع هيكل perovskite الكريستال (مجموعة الفضاء ايم-3)، و (ب) نمط الأشعة السينية أشعة السنكروترون الحيود.
الشكل 2.BiMn 3كر 4O12. سلسلة من النتائج المغناطيسية اختبار (أ) و كوري قابليته - القانون فايس المناسب؛ (ب) الحرارة النوعية للثابت العزل الكهربائي؛ (ج) شدة الاستقطاب كهربي حراري؛ (د) منحنى مغنطة (ه) كهربي حراري المبردة؛ (و) قوة درجات الحرارة المنخفضة من القطب.
الشكل 3.BiMn
3كر
4O
12تظهر حلقة التباطؤ في درجات حرارة مختلفة استقطاب كهربائي كبير.
الشكل 4. الزوج المغناطيسي المجال بيمن
3كر
4O
12تنظيم الأقطاب، والتي تبين تأثير قوي اقتران المغناطيسي.
الشكل 5.BiMn
3كر
4O
12مرحلة الرسم المغناطيسي في درجات حرارة مختلفة. PM = ممغطس، PE = paraelectric، FE = أ متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف، MF = الحديد متعددة.
مادة مغناطيسية متعددة الحديد يشير إلى فئة من المواد متعددة الوظائف جود كل من يأمر المغناطيسي من القطب في النظام، باستخدام اثنين من أمر التعايش واقتران المتبادل، يمكن أن المجال المغناطيسي تحقيق التنظيم من القطب أو تغيير خصائص الحقل المغناطيسي. Multiferroic كما نظم مادية وجود مواد الإلكترونيات الدورانية أهمية اعدة درست على نطاق واسع، ومن المتوقع للذاكرة المعلومات الجيل القادم، إشارة معالج الانضباطي الميكروويف، وأجهزة الاستشعار فائقة الحساسية المغناطيسية. اعتمادا على أصل القطب، قد يكون وتنقسم المواد إلى عدد وافر الأولى من القائمة على الحديد الحديد المتعددة والقائمة على الحديد ثاني متعددة. في النوع الأول مواد متعددة الحديد، والاستقطاب متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف وترتيب المغناطيسي من أصول مختلفة، على الرغم من أن هذه المواد وبالتالي فإن قوة القطب قد وسوف تكون كبيرة نسبيا، ولكن تم كسر صغير القطب اقتران المغناطيسي للنوع الثاني من المواد المتعددة الحديد بنسبة تكوين تدور خاص الناجمة عن التماثل انعكاس الفضاء، وبالتالي هذه المواد لديها اقتران مغناطيسي قوي، للأسف والقطب هو في كثير من الأحيان ضعف كثافة تتطلب التطبيقات الفعلية المواد أيضا قطب كبير وكثافة قوية تأثير اقتران المغناطيسي، ولكن وجود هذا التوافق هو الصعب في مرحلة واحدة مواد متعددة الحديد التقليدية. من قبل بحثا عن مواد multiferroic على مرحلة واحدة مع الأداء الممتاز لكل من المشاكل العلمية الملحة والصعبة.
في الآونة الأخيرة، ومعهد الفيزياء، أكاديمية الصينية للعلوم / المختبر الوطني بكين للفيزياء المواد المكثفة (رقائق) مختبر المدقع الظروف المادية فريق EX6 من الباحثين طويل ون فريق البحث، وهي المرة الأولى إعداد ارتفاع في درجة الحرارة والضغط باستخدام تكنولوجيا فريدة من نوعها لديه موقع على أمر perovskite هيكل بيمن 3كر 4O12النظام، ونادرا ما نجد أن المواد أحادية الطور لها استقطاب كهربائي كبير وقوة اقتران مغناطيسي كهربائي.
وأظهرت دراسات سابقة أن الموقع A أمر perovskite الصيغة AA'3B4O12، لأن A 'و B قليلا قليلا استيعاب ايونات المعادن الانتقالية، وبالتالي قد يكون تنظيم هيكل والمغناطيسية خصائص المواد عن طريق اختيار مجموعة مناسبة من أيون ، وبالتالي إحداث ماغنيتلكتريسيتي من مولتيفيرويك. تحت إشراف هذا القطار من الفكر، صمم الباحثون A- موقع أمر جديد المواد بيروفسكيت بيمن 3كر 4O12، وأول من الحصول على مجمع في درجة الحرارة و1100C الظروف التجريبية الضغط العالي و8GPa بواسطة قابلية، مغنطة، الحرارة النوعية، ثابت العزل الكهربائي، الاستقطاب الكهربائي، التباطؤ حلقة، وارتفاع القرار المجهر الإلكتروني، السنكروترون الإشعاع حيود الأشعة السينية وأطياف الامتصاص، وسلسلة من توصيف النيوترون متكامل هيكل الحيود والاختبار البدني، وحساب أول مبادئ ملزمة نظريا، أجرى الباحثون دراسة تفصيلية للنظام. كما تنخفض درجة الحرارة، في BiMn 3كر 4O12135K من ذوي الخبرة في درجة حرارة المرحلة الانتقالية متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف للمرحلة تغيير بسبب التعلق أمر تدور لم تتشكل المواد، بحيث المرحلة الانتقالية متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف بغض النظر عن ترتيب المغناطيسي، وتظهر المزيد من درجات الحرارة المنخفضة النتائج صقل إشعاع الأشعة السينية السنكروترون والحسابات النظرية التي، بي 3+الانفرادي تأثير أيون الإلكترون هو السبب في مرحلة انتقالية متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف، ومتعلق بالعازل الكهربائي الشفاف درجة الحرارة المرحلة الانتقالية يمكن ملاحظة حلقة التباطؤ كبيرة، والرصاص (من النوع الثاني multiferroic شدة الاستقطاب كبيرة الكلاسيكية المواد أمرين من حجم.) عندما يتم تقليل درجة الحرارة إلى 125 كيلو، بيمن 3كر 4O12خضعت مرحلة انتقالية مغنطيسية مغناطيسية، أثبت الحيود النيوتروني أن الانتقال المضاد للفيروسات المغناطيسية ينشأ من الموقع B كر 3+الأيونية G من نوع المدى الطويل لمكافحة المغناطيسية النظام، و "قليلا من من 3+أيون لا شكلت ترتيب المغناطيسي. وفي 125K أو أقل، من أجل المغناطيسي بعيدة المدى والتعايش بين القطب الحديد، ولكن القطب لا تحفز مضاد الانجذاب المغنطيسي مرحلة تغيير النظام، وبالتالي فإن المواد في الفئة الأولى وجود عدد وافر من حديد كبيرة من قوة القطب 'تتحقق Mn3 + أيون المواقع أيضا G- بعيدة المدى ترتيب مضاد الانجذاب المغنطيسي، وعلى "المرحلة عندما تستمر درجات الحرارة في الانخفاض إلى 48K، وهو موقع وB-موقع أيونات Mn3 + الكروم 3+تدور ترتيب نتائج هيكل في تكوين مع تكوين الاستقطاب مجموعة نقطة المغناطيسية أيون، يمكن كسر التناظر قلب الفضاء. وهكذا، عندما مرحلة انتقالية مكافحة المغناطيسية التي يسببها 48K آخر متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف المرحلة الانتقالية مصحوبة اقتران مغناطيسي قوي يحدث تأثير، وهذه المرة في نفس الوقت تقدم مادة نوع الثاني من مرحلة متعددة الحديد.وهكذا، وانخفاض درجة الحرارة بيمن 3كر 4O12يشمل كلا من النوع الأول وتضم التعددية الثانية من الحديد لعدة مراحل المستندة إلى الحديد، بحيث الاستقطاب الكهربائي كبير وتأثير اقتران مغناطيسي قوي يتحقق في وقت واحد في هذا على مرحلة واحدة مواد متعددة الحديد، وكسر آثار السابقتين إن الاختناقات التي لا تضاهى في المواد ذات الطور الأحادي تقود الاستخدام المحتمل للمواد متعددة الطبقات.
نتائج البحوث التي نشرت في المواد المتقدمة، وانتخب داخل الغلاف. وقد تم عمل بحوث تعاون واسع النطاق مع نظيراتها المحلية والأجنبية، والحسابات النظرية والتعاون جامعة جنوب أستاذ دونغ شواي، حيود النيوترونات مسحوق ومختبر أوك ريدج الوطني، الدكتور H. تساو، S. كالدر التعاون، والإشعاع السنكروترون حيود الأشعة السينية وكيوتو جامعة أستاذ Y. Shimakawa البحوث بالتعاون المجموعة، ومعهد طوكيو الكترون المجهري البحوث أستاذ تكنولوجيا M. ازوما تعاون مجموعة الدراسة، الباحث في معهد الفيزياء CAS، صن يانغ، عقد باحث مشارك تشاي يى تشنغ مناقشة مفيدة حول العمل.
وقد فاز البحث بدعم من وزارة العلوم والتكنولوجيا، والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين، والأكاديمية الصينية للعلوم وهلم جرا.
