Гігантський магнітоелектричний відгук у мультифероїках із співіснуванням суперпарамагнітної та сегнетоелектричної фаз при кімнатній температурі
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe65.10.875Ключові слова:
multiferroics, magnetoelectrics effect, ferroelectrics, superparamagnetism, solid solutionsАнотація
Мультифероїки – це матерiали, що мають два або бiльше параметрiв порядку (наприклад, магнiтний, електричний або пружний), якi спiвiснують в однiй i тiй самiй фазi. Вони стали важливою задачею фiзики конденсованих речовин завдяки їх незвичайним фiзичним властивостям та широкому розмаїттю нових фiзичних застосувань, якi вони вiдкривають. Тут ми представляємо результати комплексного дослiдження магнiтоелектричного (МЕ) ефекту у мультифероїках iз суперпарамагнiтною та сегнетоелектричною фазами. На прикладi твердого розчину PbFe1/2Ta1/2O3 з (PbMg1/3Nb2/3O3)0.7(PbTiO3)0.3 або Pb(ZrTi)O3 ми демонструємо, що в системi зi спiвiснуючими суперпарамагнiтними i сегнетоелектричними фазами ME коефiцiєнт може бути бiльшим на три порядки, нiж у звичайних магнiтоелектрикiв. Це пiдтверджується як теоретичними розрахунками, так i прямими вимiрюваннями МЕ коефiцiєнта. Наше дослiдження демонструє, що мультифероїки iз суперпарамагнiтною та сегнетоелектричною фазами можуть розглядатися як перспективнi матерiали для застосування поряд iз композицiйними багатофазними (сегнетоелектричними/феромагнiтними) структурами.
Посилання
A.P. Pyatakov, A.K. Zvezdin. Magnetoelectric and multiferroic media. Physics - Uspekhi 55, 557 (2012). https://doi.org/10.3367/UFNe.0182.201206b.0593
M.D. Glinchuk, R.O. Kuzian, Yu.O. Zagorodniy, I.V. Kondakova, V.M. Pavlikov, M.V. Karpec, M.M. Kulik, S.D. Skapin, L.P. Yurchenko, V.V. Laguta. Room-temperature ferroelectricity, superparamagnetism and large magnetoelectricity of solid solution PbFe1/2Ta1/2O3 with (PbMg1/3Nb2/3O3)0.7(PbTiO3)0.3. J. Mat. Sci. 55, 1399 (2020). https://doi.org/10.1007/s10853-019-04158-4
F. Wiekhorst, E. Shevchenko, H. Weller, J. Kotzler. Anisotropic superparamagnetism of monodispersive cobalt-platinum nanocrystals. Phys. Rev. B 67, 224416 (2003). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.67.224416
V.M. Fedosyuk, A.M. Danishevskiframe, D.A. Kurdyukov, V.B. Shuman, S.K. Gordeev. Magnetic properties of nickel clusters in nanoporous carbon. Physica of Solid State 45, 9, 1750 (2003). https://doi.org/10.1134/1.1611245
D.A. Sanchez, N. Ortega, A. Kumar, R. Roque-Malherbe, R. Polanco, J.F. Scott, R.S. Katiyar. Symmetries and multiferroic properties of novel room-temperature magnetoelectrics: Lead iron tantalate-lead zirconate titanate (PFT/PZT). AIP Advances 1, 042169 (2011). https://doi.org/10.1063/1.3670361
M.D. Glinchuk, E.A. Eliseev, A.N. Morozovska. Landau-Ginzburg description of anomalous properties of novel room temperature multiferroics Pb(Fe1/2Ta1/2)x(Zr0.53Ti0.47)1−xO3 and Pb(Fe1/2Nb1/2)x(Zr0.53Ti0.47)1−xO3. J. Appl. Phys. 119, 024102 (2016). https://doi.org/10.1063/1.4939584
M.D. Glinchuk, E.A. Eliseev, A.N. Morozovska, R. Blinc. Giant magnetic effect induced by intrinsic surface stress in ferroic nanorods. Phys. Rev. B 77, 024106 (2008). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.77.024106
S.L. Hou, N. Bloembergen. Paramagnetoelectric effects in NiSO4· 6H2O. Phys. Rev. 138, A1218 (1965). https://doi.org/10.1103/PhysRev.138.A1218
T. Watanabe, K. Kohn. Magnetoelectric effect and low temperature transition of PbFe0.5Nb0.5O3 single crystal. Phase Transitions 15, 57 (1989). https://doi.org/10.1080/01411598908206837
M. Fiebig. Revival of the magnetoelectric effect. J. Phys. D: Appl. Phys. 38, R123 (2005). https://doi.org/10.1088/0022-3727/38/8/R01
V.V. Laguta, A.N. Morozovska, E.A. Eliseev, I.P. Raevski, S.I. Raevskaya, E.I. Sitalo, S.A. Prosandeev, L. Bellaiche. Room-temperature paramagnetoelectric effect in magnetoelectric multiferroics Pb(Fe1/2Nb1/2)O3 and its solid solution with PbTiO3. J. Mat. Sci. 51, 5330 (2016). https://doi.org/10.1007/s10853-016-9836-4
C.M. Hurd. Varieties of magnetic order in solids. Contemporary Physics 23, 469 (1982). https://doi.org/10.1080/00107518208237096
D.A. Sanchez, N. Ortega, A. Kumar, G. Sreenivasulu, R.S. Katiyar, J.F. Scott, D.M. Evans, M. Arredondo-Arechavala, A. Schilling, J.M. Gregg. Room-temperature single phase multiferroic magnetoelectrics: Pb(Fe,M)x(Zr,Ti)(1−x)O3 [M = Ta, Nb]. J Appl. Phys. 113, 074105 (2013). https://doi.org/10.1063/1.4790317
V.V. Laguta, V.A. Stephanovich, I.P. Raevski, S.I. Raevskaya, V.V. Titov, V.G. Smotrakov, V.V. Eremkin. Magnetoelectric effect in antiferromagnetic multiferroic Pb(Fe1/2Nb1/2)O3 and its solid solutions with PbTiO3. Phys. Rev. B 95, 014207 (2017). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.95.014207
D.M. Evans, A. Schilling, A. Kumar, D. Sanchez, N. Ortega, M. Arredondo, R.S. Katiyar, J.M. Gregg, J.F. Scott. Magnetic switching of ferroelectric domains at room temperature in multiferroic PZTFT. Nature Communications 4, 1534 (2013). https://doi.org/10.1038/ncomms2548
D.M. Evans, A. Schilling, A. Kumar, D. Sanchez, N. Ortega, R.S. Katiyar, J.F. Scott, J.M. Gregg. Switching ferroelectric domain configurations using both electric and magnetic fields in Pb(Zr,Ti)O3-Pb(Fe,Ta)O3 single-crystal lamellae. Phil. Trans. R. Soc. A 372, 20120450 (2014). https://doi.org/10.1098/rsta.2012.0450
J.A. Lopez-Perez, M.A. Lopez Quintela, J. Mira, J. Rivas, S.W. Charles. Advances in the preparation of magnetic nanoparticles by the microemulsion method. J. Phys. Chem. B 101, 8045 (1997). https://doi.org/10.1021/jp972046t
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
