La ferrita de galio es uno de los pocos materiales conocidos que combinan, a temperatura ambiente, propiedades ferromagnéticas y ferroeléctricas. El malentendido que rodeaba su ferroelectricidad complicó mucho la integración de este material (Un material es un material de origen natural o artificial que el hombre moldea…) en dispositivos electrónicos. Ni siquiera era seguro que la ferrita de galio (el galio es un elemento químico, de símbolo Ga y número atómico 31. Sa…) fuera realmente ferroeléctrica. Investigadores del Instituto (Un instituto es una organización permanente creada con un fin determinado. Es…) de física (Física (del griego φυσις, naturaleza) es etimológicamente la…) y de química (La química es un ciencia dividida en varias especialidades, en…) Estrasburgo), el Laboratorio de Cristalografía y Ciencia de los Materiales (La ciencia de los materiales se basa en la relación entre propiedades, morfología, etc.) (CNRS/ENSI Caen/Universidad de Caen Normandía) y el Jean El Instituto Lamour (CNRS /Universidad de Lorena) ha confirmado y explicado su comportamiento ferroeléctrico. Este trabajo, publicado en la revista Acta Materialia, ayudará a promover la integración de películas delgadas de ferrita de galio en dispositivos electrónicos para realizar sus aplicaciones potenciales.
Resaltado de densidades adicionales en la vecindad de dos sitios de cationes particulares por PEDT (panel izquierdo, arriba) y visualización por HR STEM (panel izquierdo, abajo) y EELS (panel derecho) de la localización de intercambios de cationes al nivel de una pared de dominio.
© Nathalie Viart | Felipe Boullay | Xavier Devaux
Los materiales ferroicos tienen una propiedad física espontánea que puede controlarse mediante la aplicación de un estímulo externo, como un campo eléctrico (En física, un campo eléctrico es un campo creado por partículas…). Las propiedades en cuestión pueden ser la magnetización, la polarización (la polarización de las ondas electromagnéticas; la polarización debida a momentos…) o la deformación elástica (La deformación elástica es una deformación reversible: el medio…), y entonces hablamos de materiales ferromagnéticos, ferroeléctricos y ferroelásticos respectivamente. Si el material combina varias de estas propiedades, se dice que es multiferroico. Estos escenarios, con un acoplamiento si es posible de las propiedades involucradas, son particularmente buscados en la espintrónica, una forma de electrónica que tiene en cuenta el espín (el espín es una propiedad cuántica intrínseca asociada con cada…) de los electrones y que es un fuente de nuevas posibilidades para almacenar datos (En tecnología de la información (TI), los datos son una descripción elemental, a menudo…).
Se sabe que solo dos materiales son multiferroicos a temperatura ambiente (la temperatura es una cantidad física medida con un termómetro y…), incluida la ferrita de galio (Ga0.6Fe1.4O3). Si su comportamiento ferromagnético estaba bien establecido, era todo (El todo entendido como un todo de lo que existe se interpreta a menudo como el mundo o…) en caso contrario de su ferroelectricidad (Los cristales ferroeléctricos tienen un momento dipolar eléctrico incluso en ausencia.. .), y esto comprometió su potencial de aplicación. No se entendía cómo podía revertirse su polarización eléctrica e incluso se dudaba de que realmente pudiera.
Investigadores del Instituto de Física y Química de Materiales de Estrasburgo (IPCMS, CNRS/Universidad de Estrasburgo), el Laboratorio de Cristalografía y Ciencia de los Materiales (CRISMAT, CNRS/ENSI Caen/Universidad de Caen Normandía) y el Instituto Jean Lamour (IJL, CNRS/Universidad de Lorraine) han demostrado sin embargo que la ferrita de galio combina ferromagnetismo (el ferromagnetismo es la propiedad que tienen ciertos cuerpos de ser muy magnéticos…) y ferroelectricidad, y luego revelaron el mecanismo de inversión de la polarización.
Para ello, los investigadores llevaron a cabo estudios de microscopía electrónica (Microscopía es la observación de una muestra (colocada en una preparación microscópica…) en transmisión, a varias escalas, sobre finas capas de ferrita de galio. Así han encontrado que ciertas cationes de hierro (El hierro es un elemento químico, de símbolo Fe y número atómico 26. Es…) y galio podrían intercambiar sus posiciones dentro de la estructura cristalina del material, pero sólo al nivel de las paredes que separan dos dominios de polarizaciones opuestas. Los coautores entendieron así que la inversión de la polarización sólo era posible en presencia de tales paredes. Ocurre por desplazamiento (en geometría, un desplazamiento es una similitud que conserva las distancias y los ángulos…) de la pared y por la movilidad de los cationes paso a paso dentro de ella.Este trabajo abre el camino a nuevas aplicaciones para la ferrita de galio, así como a la esperanza de descubrir nuevos materiales multiferroicos a temperatura ambiente, cuya ferroelectricidad podría basarse en el mismo mecanismo.
Referencia:
Anna Demchenko, Suvidyakumar Homkar, Corinne Bouillet, Christophe Lefèvre, François Roulland, Daniele Preziosi, Gilles Versini, Cédric Leuvrey, Philippe Boullay, XavierDevaux y Nathalie Viart.
Revelando la conmutación ferroeléctrica no convencional en películas delgadas multiferroicas Ga0.6 Fe1.4O3 a través de investigaciones de microscopía electrónica multiescala – Acta Materialia 2022 –
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1359645422007169?via%3Dihub
contactos:
– Nathalie Viart – Docente-investigadora en el Instituto de Física y Química de Materiales de Estrasburgo – nathalie.viart@ipcms.unistra.fr
– Boullay Philippe – Investigador (Un investigador (fem. investigador) se refiere a una persona cuyo trabajo es investigar…) en el Laboratorio de Cristalografía y Ciencias (Ciencia (en latín scientia, «conocimiento») es, según el diccionario. ..) de materiales – philippe.boullay@ensicaen.fr
– Xavier Devaux – Investigador del Instituto Jean Lamour – xavier.devaux@univ-lorraine.fr
– Stéphanie Younès – Gerente de Comunicación (La comunicación concierne tanto a los humanos (comunicación intrapsíquica como interpersonal, etc.) – Instituto de Química del CNRS (El Centro Nacional de Investigaciones Científicas, más conocido por sus siglas CNRS, es el más grande…) – inc.communication@cnrs.fr
– Anne-Valérie Ruzette – Scientific Officer (Un científico es una persona que se dedica al estudio de una ciencia o ciencias y que…) para la comunicación – CNRS Instituto de Química – anne-valerie.ruzette@cnrs.fr
– Christophe Cartier dit Moulin (Un molino es una máquina para moler granos de cereales en harina y, por analogía,…) – Investigador del Instituto de Química Molecular de París y director de proyectos de comunicación científica del INC – inc.communication@cnrs .fr
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