Поиск и исследование новых наноструктурированных мультиферроиков

Цель работы - создание новых наноструктурированных объектов, в которых возможна реализация магнитоэлектрического эффекта. Основной подход заключается в поиске потенциальных мультиферроиков среди материалов с несоизмеримой геликоидальной структурой и физической характеризации отобранных материалов. Целью настоящего этапа является анализ литературы, разработка методов характеризации физических свойств объектов, патентный поиск. Основные результаты данного этапа исследований. Проведен анализ научно – технической литературы и патентный поиск по мультиферроэлектрическим материалам. Выявлено, что в литературе и патентах имеются сведения о ферроэлектриках, содержащих магнитные катионы, где магнитная подсистема упорядочивается при существенно более низких температурах, чем электрическая подсистема. Таким образом, описанные в литературе и патентах материалы не обеспечивают прямой взаимосвязи между магнитной и электрической подсистемами. Разрабатываемые в настоящем исследовании методики и составы материалов являются новыми и патентно-чистыми.
Проведен синтез двух оксидных систем. Проведен анализ морфологии и состава полученных образцов. Разработаны методики измерений тепловых и магнитных свойств. В интервале температур 4.2 – 300 К. Результаты исследований доложены на двух научных конференциях. Составлен и оформлен промежуточный научно – технический отчет. Задачи этапа выполнены полностью. Проведенные работы и полученные результаты соответствуют предъявленным требованиям.
Полученные на первом этапе данные будут использованы как базовые для выполнения следующего этапа исследования, связанного с синтезом и характеризацией металлооксидов с несоизмеримыми геликоидальными структурами. Ряд методов и подходов являются оригинальными, что к завершению исследования может обеспечить получение материалов, где реализуется магнитоэлектрический эффект.

Цель работы - создание новых наноструктурированных объектов, в которых, благодаря сосуществованию электрического, магнитного и упругого параметров порядка, возможна реализация магнитоэлектрического эффекта. Известно, что возможна реализация мультиферроэлектрических эффектов в принципиально новом классе материалов - оксидов переходных металлов с несоизмеримой геликоидальной магнитной структурой. Нами отобран ряд соединений где, надежно утсановлен факт наличия несоизмеримых геликоидальных магнитных структур, либо это предполагается на основании теоретических расчетов.
В ходе выполнения работы синтезированы экспериментальные образцы металлооксидных систем. Основной подход заключается в комплексаной характеризации физических свойств образцов как с помощью методов первичной характеризации, так и с привлечением методик высокого уровня. На настоящем этапе были измерены температурные и полевые зависимости намагниченности, теплоемкости, теплового расширения, диэлектрической проницаемости в интервале температур 2 – 300 К. Эволюция структуры изучалась с помощью высоко – и низкотемпературных рентгеновских исследований, а также с привлечением синхротронного излучения. Для установления ососбенностей магнитной подсистемы проводились исследования эффекта мессбауэра на легированных 57Fe образцах.
Полученные на данном этапе результаты будут использованы для выполнения следующих этапов работы. Разрабатываемые подходы и методики могут найти применение в развитии технологии материалов магнитной записи нового поколения, где магнитная и электрическая подситемы связаны друг с другом.

В ходе выполнения работы охарактеризованы физические свойства металлооксидных систем, в которых наблюдается формирование несоизмеримых геликоидальных магнитных структур. На настоящем этапе проведена полная характеризация свойств образцов, как с помощью химических методов, направленных на установление фазового состава и морфологии полученных образцов, так и с привлечением методик высокого уровня, как то дифракция нейтронов, мессбауэровская спектроскопия. Были измерены температурные и полевые зависимости намагниченности, теплоемкости образцов в интервале температур 2 – 300 К.
Полученные на данном этапе результаты будут использованы для выполнения следующих этапов работы, написания статей. Разрабатываемые подходы и методики могут найти применение в развитии технологии материалов магнитной записи нового поколения, где магнитная и электрическая подсистемы связаны друг с другом.

В ходе выполнения заявленного проекта был обнаружен целый ряд новых, в том числе и наноструктурированных, мультиферроэлектрических материалов. При исследовании металлооксидных соединений были обнаружены новые осо-бенности взаимодействия активных электрической и магнитной подсистем, что открывает возможности их практического использования. Особый интерес пред-ставляют наноструктурированные сплавы Гейслера, где благодаря взаимодейст-вию упругой и магнитной подсистем в области комнатных температур реализует отрицательный магнитокалорический эффект.