भौतिकी, आदि दोनों बड़े ध्रुवीकरण और मजबूत चुंबकीय युग्मन एकल चरण मल्टी लोहा सामग्री के पहले तैयार किए

चित्रा 1. कमरे के तापमान पर BiMn ₃सीआर ₄O₁₂ए-साइट परोवस्की क्रिस्टल स्ट्रक्चर (स्पेस ग्रुप इम -3) का आदेश दिया गया, और (बी) सिंक्रोट्रॉन विकिरण एक्स-रे विवर्तन पैटर्न।

चित्रा 2.BiMn ₃सीआर ₄O₁₂। चुंबकीय परीक्षण के परिणाम (क) और इसकी संवेदनशीलता क्यूरी की एक श्रृंखला - वेइस कानून फिटिंग, (ख) ढांकता हुआ निरंतर की विशिष्ट ऊष्मा, (ग) pyroelectric ध्रुवीकरण तीव्रता; (घ) चुंबकन वक्र ; (ई) पाइरोइलेक्ट्रिक कम तापमान; (एफ) निम्न तापमान इलेक्ट्रिक ध्रुवीकरण

चित्रा 3.BiMn ₃सीआर ₄O₁₂विभिन्न तापमान पर हिस्टैरिसीस लूप बड़े इलेक्ट्रोड ध्रुवीकरण दिखाते हैं।

चित्रा 4. चुंबकीय फील्ड जोड़ी BiMn ₃सीआर ₄O₁₂विद्युत्पादन का विनियमन एक मजबूत मैग्नेटो-इलेक्ट्रिक युग्मन प्रभाव दिखाता है।

चित्रा 5.BiMn ₃सीआर ₄O₁₂मैग्नेटोइलेक्ट्रिक चरण आरेख विभिन्न तापमानों पर PM = paramagnetic, पीई = पैराइलेक्ट्रिक, एफई = फेरोइलेक्ट्रिक, एमएफ = फेरोइलेक्ट्रिक

मल्टी लोहा चुंबकीय सामग्री, क्रम में इलेक्ट्रोड के दोनों चुंबकीय आदेश होने बहुआयामी सामग्री के एक वर्ग को संदर्भित करता है दो आदेश दिया सह-अस्तित्व और आपसी युग्मन का उपयोग कर, चुंबकीय क्षेत्र इलेक्ट्रोड के नियमन को प्राप्त या चुंबकीय क्षेत्र गुण बदल सकते हैं। Multiferroic के रूप में सामग्री सिस्टम सामग्री spintronics महत्वपूर्ण होने व्यापक रूप से अध्ययन किया गया वादा करते हुए अगली पीढ़ी जानकारी स्मृति, सिग्नल प्रोसेसर ट्यूनेबल माइक्रोवेव, अति संवेदनशील चुंबकीय सेंसर। इलेक्ट्रोड की उत्पत्ति के आधार पर के लिए उम्मीद है, हो सकता है सामग्री, पहले प्रकार बहु ​​लोहा सामग्री, ferroelectric ध्रुवीकरण और अलग मूल के चुंबकीय आदेश में लोहे आधारित बहु लोहा और लोहे आधारित बहु दूसरे के एक पहले अधिकता में बांटा गया है। हालांकि इस तरह के माल और इसलिए इलेक्ट्रोड की ताकत हो सकता है यह अपेक्षाकृत बड़े होंगे, लेकिन बहु लोहा सामग्री के दूसरे प्रकार का एक छोटा सा चुंबकीय युग्मन इलेक्ट्रोड अंतरिक्ष उलट समरूपता की वजह से एक विशेष स्पिन विन्यास से टूट जाता है, इसलिए इन सामग्रियों दुर्भाग्य से एक मजबूत चुंबकीय युग्मन है, , इलेक्ट्रोड अक्सर कमजोर तीव्रता वास्तविक अनुप्रयोगों की आवश्यकता सामग्री भी एक बड़ी इलेक्ट्रोड और एक मजबूत तीव्रता चुंबकीय युग्मन प्रभाव है, लेकिन इस अनुकूलता की उपस्थिति पारंपरिक सिंगल फेज बहु लोहा सामग्री में मुश्किल है। द्वारा दोनों तत्काल और चुनौतीपूर्ण वैज्ञानिक समस्याओं के उत्कृष्ट प्रदर्शन के साथ सिंगल फेज multiferroic सामग्री के लिए देख रहे हैं।

हाल ही में, भौतिकी संस्थान, चीनी अकादमी ऑफ साइंसेज / बीजिंग नेशनल लेबोरेटरी संघनित पदार्थ भौतिक विज्ञान के लिए (चिप्स) प्रयोगशाला चरम भौतिक स्थितियों शोधकर्ताओं लंबी वेन अनुसंधान दल ने पहली बार उच्च तापमान और दबाव के लिए एक अनूठा प्रौद्योगिकी का उपयोग कर की तैयारी की EX6 टीम ए-साइट का आदेश दिया है perovskite बीएमएमएन की संरचना ₃सीआर ₄O₁₂सिस्टम, और पाया कि एक बड़ी बिजली ध्रुवीकरण और चुंबकीय युग्मन प्रभाव के साथ साथ दुर्लभ एकल चरण सामग्री।

पिछले अध्ययनों से पता चला है कि एक साइट का आदेश दिया सूत्र AA'3B4O12 की perovskite, क्योंकि ए 'और बी बिट बिट संक्रमण धातु आयनों को समायोजित, और इसलिए आयन का एक उपयुक्त संयोजन का चयन करके सामग्री की संरचना और चुंबकीय गुण विनियमित किया जा सकता , जिससे चुंबकीय multiferroic उत्प्रेरण। इस विचार के मार्गदर्शन में, शोधकर्ताओं ने एक नया एक साइट perovskite सामग्री का आदेश दिया तैयार किया गया BiMn ₃सीआर ₄O₁₂, और एक उच्च दबाव और तापमान और 1100C प्रयोगात्मक शर्तों 8GPa संवेदनशीलता, चुंबकत्व, विशिष्ट ऊष्मा, ढांकता हुआ निरंतर, बिजली ध्रुवीकरण, हिस्टैरिसीस पाश, उच्च संकल्प इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी, सिंक्रोटॉन विकिरण एक्सरे विवर्तन तक पर यौगिक प्राप्त करने के लिए पहले और अवशोषण स्पेक्ट्रा, और एकीकृत न्यूट्रॉन विवर्तन संरचना लक्षण वर्णन और शारीरिक परीक्षण, और प्रथम सिद्धांतों गणना सिद्धांत से बंधे की एक श्रृंखला, शोधकर्ताओं प्रणाली का एक विस्तृत अध्ययन का आयोजन किया। तापमान कम हो जाती है के रूप में BiMn में, ₃सीआर ₄O₁₂135K लगाव स्पिन आदेश दिया सामग्री का गठन नहीं किया गया है की वजह से चरण में बदलाव का एक ferroelectric चरण संक्रमण तापमान में अनुभवी है, ताकि चुंबकीय आदेश की परवाह किए बिना ferroelectric चरण संक्रमण, एक और कम तापमान एक्स-रे सिंक्रोटॉन विकिरण शोधन परिणाम और सैद्धांतिक गणना पता चलता है कि, द्वि ³⁺एकान्त आयन इलेक्ट्रॉन प्रभाव ferroelectric चरण संक्रमण का कारण है। Ferroelectric चरण संक्रमण तापमान (एक महत्वपूर्ण हिस्टैरिसीस पाश, और सीसा देखा जा सकता है शास्त्रीय दूसरे प्रकार multiferroic बड़ा ध्रुवीकरण तीव्रता से सामग्री परिमाण की एक बड़ी दो आदेश) हो रही है। जब तापमान 125K, BiMn तक की कमी है ₃सीआर ₄O₁₂एक प्रति-लौहचुंबकीय चरण संक्रमण अनुभवी, न्यूट्रॉन विवर्तन साबित कर दिया कि प्रति-लौहचुंबकीय सीआर साइट बी से संक्रमण ³⁺जी प्रकार आयन प्रति-लौहचुंबकीय लंबी दूरी आदेश है, जबकि ए 'बिट्स Mn ³⁺आयन चुंबकीय आदेश का गठन नहीं किया 125K या कम, लंबी दूरी की चुंबकीय आदेश और लोहे इलेक्ट्रोड के सह-अस्तित्व में।, लेकिन इलेक्ट्रोड इलेक्ट्रोड ताकत की एक बड़ी लोहे बहुलता वाले पहली श्रेणी में प्रति-लौहचुंबकीय आदेश चरण में बदलाव, और इसलिए सामग्री के लिए प्रेरित नहीं कर रहा है चरण तापमान जारी है जब 48K को कम करने के लिए, एक 'Mn3 + आयन साइटों को भी हासिल कर रहे हैं जी लंबी दूरी की प्रति-लौहचुंबकीय आदेश, और एक' साइट और बी साइट आयनों Mn3 + सीआर ³⁺आयन ध्रुवीकृत चुंबकीय बिंदु समूह की संरचना के गठन का आदेश दिया स्पिन संरचना परिणाम, अंतरिक्ष उलट समरूपता तोड़ सकते हैं। इस प्रकार, जब विरोधी लौह-चुंबकीय चरण संक्रमण प्रेरित 48K एक और ferroelectric चरण संक्रमण एक मजबूत चुंबकीय युग्मन के साथ प्रभाव तब होता है, इस समय सामग्री एक दूसरे प्रकार के बहु लोहे के चरण को प्रस्तुत करती है। इस प्रकार, निम्न तापमान बीआईएमएन ₃सीआर ₄O₁₂दोनों पहले प्रकार और लोहे आधारित बहु चरण के लिए लोहे का एक दूसरा बहुलता शामिल शामिल है ताकि एक बड़े बिजली ध्रुवीकरण और मजबूत चुंबकीय युग्मन प्रभाव इस सिंगल फेज बहु लोहा सामग्री में एक साथ हासिल की है, पिछले दो प्रभाव को तोड़ने एकल चरण सामग्री में अतुलनीय बाधाएं multiferroic सामग्री का संभावित उपयोग चला रहे हैं।

अनुसंधानों के परिणामों में उन्नत सामग्री में प्रकाशित हुए और कवर के अंदर चुने गए थे। अनुसंधान कार्य घरेलू और विदेशी समकक्षों, सैद्धांतिक गणना और दक्षिण पूर्व विश्वविद्यालय के प्रोफ़ेसर दांग शुआई सहयोग, पाउडर न्यूट्रॉन विवर्तन और ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी, डॉ के साथ व्यापक सहयोग किया गया है एच काओ, एस काल्डर सहयोग, सिंक्रोटॉन विकिरण एक्सरे विवर्तन और क्योटो विश्वविद्यालय के प्रोफेसर वाई Shimakawa अनुसंधान समूह के सहयोग से, और टोक्यो इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी अनुसंधान प्रौद्योगिकी के प्रोफेसर एम Azuma अध्ययन समूह के सहयोग से संस्थान, भौतिकी कैस संस्थान, सूर्य यांग पर शोधकर्ता, एसोसिएट शोधकर्ता चाई यिसिंग ने काम पर एक उपयोगी चर्चा की।

अनुसंधान ने विज्ञान और प्रौद्योगिकी मंत्रालय, चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन, चीनी एकेडमी ऑफ साइंसेज का समर्थन और इतने पर जीता है।