eng
Просмотры: 3674
02.12.2016
Под таким дарвинистским названием вышел обзор швейцарских ученых, посвященный магнитным сегнетоэлектрикам, которые с легкой руки другого швейцарца Ганса Шмида называют мультиферроиками.
Под таким дарвинистским названием вышел обзор швейцарских ученых [1], посвященный магнитным сегнетоэлектрикам, которые с легкой руки другого швейцарца Ганса Шмида [2] называют мультиферроиками.
Как отмечено в обзоре, первые успешные попытки совместить в одном материале сегнетоэлектричество и магнетизм были выполнены советскими физиками еще в конце 50-х [3]. В то время такие вещества было принято называть сегнето-магнетиками, именно под таким названием вышел классический обзор Г.А. Смоленского и И.Е. Чупис, в котором были обобщены результаты 20-летних исследований [4].
Второе рождение этой тематики пришлось на начало нынешнего столетия, что связано с существенным прогрессом в технологии синтеза материалов (возможность получения новых фаз в тонких пленках материалов, подвергнутых сильным эпитаксиальным напряжениям), а также с заметным продвижением в понимании механизмов сегнетоэлектричества. Принято выделять пять таких механизмов по характерным величинам электрической поляризации, проявляемой материалами:
− сегнетоэлектричество, обусловленное смещением электронной плотности неподеленной пары электронов, типичное для перовскитов типа BiFeO3;
− зарядовое упорядочение (как считают авторы обзора [1] этот механизм до сих пор остается гипотетическим);
− “геометрическое” сегнетоэлектричество - ближе всего к классической модели смещений локализованных зарядов на ионах;
− два вида “спиновых”, т.е. индуцированных магнитным порядком – нерелятивистское, характерное для коллинеарных магнетиков, и релятивистское в спиральных магнетиках.
Материалы, в которых реализован последний из перечисленных механизмов проявления поляризации, наиболее интересны с точки зрения генерации магнитоэлектричества. Так как возникающая в этом случае связь между магнитной и электрической подсистемами оказывается самой прямой, и магнитоэлектрические эффекты проявляются с наибольшей силой, несмотря на малость величин сегнетоэлектрической поляризации. Интересно, что в некоторых веществах (например, в тербиевом манганите TbMnO3) может реализоваться тот или другой спиновый механизм, в зависимости от величины возникающих механических напряжений.
В обзоре также отмечено появление нового тренда – исследования мультиферроиков на масштабах отдельных доменов и доменных границ. Отметим еще один важный момент – были обнаружены электромагноны –(магнитоэлектрическое возбуждение основного состояния в мультиферроиках) [5]. Это открывает новую область использования динамических магнитоэлектрических эффектов.
А. Пятаков
Литература
1. M.Fiebig et al., Nature Reviews Materials 1, 16046 (2016).
2. H.Schmid, Ferroelectrics 162, 317 (1994).
3. Г.А.Смоленский и др., Известия АН СССР, Сер. Физ. 25, 1333 (1961).
4. Г.А.Смоленский, И.Е.Чупис, УФН 137 (3), 415 (1982).
5. A.Pimenov et al., Nature Phys. 2, 97 (2006).
Как отмечено в обзоре, первые успешные попытки совместить в одном материале сегнетоэлектричество и магнетизм были выполнены советскими физиками еще в конце 50-х [3]. В то время такие вещества было принято называть сегнето-магнетиками, именно под таким названием вышел классический обзор Г.А. Смоленского и И.Е. Чупис, в котором были обобщены результаты 20-летних исследований [4].
Второе рождение этой тематики пришлось на начало нынешнего столетия, что связано с существенным прогрессом в технологии синтеза материалов (возможность получения новых фаз в тонких пленках материалов, подвергнутых сильным эпитаксиальным напряжениям), а также с заметным продвижением в понимании механизмов сегнетоэлектричества. Принято выделять пять таких механизмов по характерным величинам электрической поляризации, проявляемой материалами:
− сегнетоэлектричество, обусловленное смещением электронной плотности неподеленной пары электронов, типичное для перовскитов типа BiFeO3;
− зарядовое упорядочение (как считают авторы обзора [1] этот механизм до сих пор остается гипотетическим);
− “геометрическое” сегнетоэлектричество - ближе всего к классической модели смещений локализованных зарядов на ионах;
− два вида “спиновых”, т.е. индуцированных магнитным порядком – нерелятивистское, характерное для коллинеарных магнетиков, и релятивистское в спиральных магнетиках.
Материалы, в которых реализован последний из перечисленных механизмов проявления поляризации, наиболее интересны с точки зрения генерации магнитоэлектричества. Так как возникающая в этом случае связь между магнитной и электрической подсистемами оказывается самой прямой, и магнитоэлектрические эффекты проявляются с наибольшей силой, несмотря на малость величин сегнетоэлектрической поляризации. Интересно, что в некоторых веществах (например, в тербиевом манганите TbMnO3) может реализоваться тот или другой спиновый механизм, в зависимости от величины возникающих механических напряжений.
В обзоре также отмечено появление нового тренда – исследования мультиферроиков на масштабах отдельных доменов и доменных границ. Отметим еще один важный момент – были обнаружены электромагноны –(магнитоэлектрическое возбуждение основного состояния в мультиферроиках) [5]. Это открывает новую область использования динамических магнитоэлектрических эффектов.
А. Пятаков
Литература
1. M.Fiebig et al., Nature Reviews Materials 1, 16046 (2016).
2. H.Schmid, Ferroelectrics 162, 317 (1994).
3. Г.А.Смоленский и др., Известия АН СССР, Сер. Физ. 25, 1333 (1961).
4. Г.А.Смоленский, И.Е.Чупис, УФН 137 (3), 415 (1982).
5. A.Pimenov et al., Nature Phys. 2, 97 (2006).
А. Пятаков, http://perst.issp.ras.ru
Комментарии читателей
