研究了20年，終于證明：順磁鐵電晶體中的磁電耦合！

2020-05-08 09:48 作者:博科園 0人讀過 | 我要投稿

蒙彼利埃大學、阿韋羅大學和科英布拉大學的一個國際研究小組，已經(jīng)證明了順磁鐵電晶體中的磁電耦合，在他們發(fā)表在《科學》期刊上的研究論文中，該研究小組描述了其發(fā)現(xiàn)的鐿分子磁電材料及其可能的用途。

還有深圳大學的葉舟和韓素婷也在《科學》期刊上發(fā)表了一篇文章描述了這項研究的觀點。在過去的二十年里，科學家們一直在努力生產(chǎn)多鐵性材料。

但盡管付出了巨大的努力，研究人員一直無法創(chuàng)造出這種可以在室溫下使用的材料。而且，在制造具有足夠強耦合性的材料以用于商業(yè)產(chǎn)品方面也存在問題。在這項新研究中，研究人員創(chuàng)造了一種可能具有科學家一直在尋找的特性材料。鐵電性是某些材料的一種特性，它具有可被外部電場反轉的電極化。如果對這類材料施加電場，它們的偶極子就會對齊，從而產(chǎn)生極化，鐵磁性是某些材料對磁化的高度敏感性。

就像在鐵電學中一樣，如果施加磁場，材料的電子自旋就會對齊，從而產(chǎn)生磁性。在這項新研究中，研究人員創(chuàng)造了一種材料，其電學特性在室溫下暴露在磁場中而不是電力中時會發(fā)生變化，該新材料還通過操縱外加電場和磁場實現(xiàn)了六個偏振態(tài)。研究人員通過設計一種手性鑭系配合物來創(chuàng)造這種材料，在這種配合物中，Yb3+離子在鐵電手性反磁鋅中心附近具有很強的磁矩。其結果是一種基于鐿分子的磁電材料，這是一種具有高度磁電耦合的分子。

（上圖所示）R，R-1和S，S-2的晶體結構：（A）雙核Zn2+-Yb3+配合物R，R-1和S，S-2的分子結構及其對映體關系；橙色，Yb3+；淺藍色，Zn2+；藍色，N；紅色，O；灰色，C；為清晰起見，省略了氫原子；（B）R，R-1沿a軸的晶體堆積排列，強調兩個同手性配合物；（C）晶體(01‘1’)平面中切片的單晶面分配和視圖。

在直流磁場作用下，用壓電響應力顯微鏡對材料進行了測量，證實了材料的特性。這種材料的性能表明，它可能與無機磁電材料競爭，研究人員認為，它可以為新型高密度存儲器件的設計提供一個新平臺。磁電（ME）材料將磁極化率和電極化率結合在一起，具有觸發(fā)一種特性和另一種特性的可能性。為開發(fā)高密度數(shù)據(jù)存儲和自旋電子器件或低功耗器件提供了基礎。這樣的應用需要本構性質之間的強相互作用，這一標準在經(jīng)典無機磁電材料中很少在室溫下得到滿足。

新研究提供了具有磁致伸縮現(xiàn)象的順磁鐵電鑭系配合物中存在強磁電耦合的證據(jù)，這種分子材料的性質表明它可能與無機磁電材料競爭。磁電材料在電場或磁場的作用下會極化，因此對數(shù)據(jù)存儲應用很有吸引力，本研究發(fā)現(xiàn)了一種具有高磁電耦合的鐿分子磁電材料。外加磁場使材料產(chǎn)生應變，從而改變其電學性質。所需的磁場比其他磁電材料低得多，研究突出了分子材料在器件中的應用潛力。