Razvijen novi hibridni molekulski multiferiok

Novi rezultati objavljeni su u uglednom časopisu ACS Inorganic Chemistry.
21.5.2020.

Znanstvenice Instituta Ruđer Bošković (IRB), u suradnji s kolegama iz Italije i Slovenije, istraživale su načine magneto-električne sprege u novom organsko-anorganskom molekulskom spoju. Rezultati istraživanja pridonijet će razumijevanju pojave multiferoičnosti i primjene u novim elektroničkim uređajima.

dr. sc. Sanja Burazer i  dr. sc. Martina Vrankić

Zajedničko istraživanje Laboratorija za sintezu i kristalografiju funkcionalnih materijala, pod voditeljstvom dr. sc. Jasminke Popović,  i Laboratorija za funkcionalne materijale, pod voditeljstvom dr. sc Ane Šantić, ukazalo je na velik potencijal hibridnih materijala kao novih multiferoika.

Istraživanje je osmislila i koordinirala dr. sc. Martina Vrankić kao dopisna autorica, dok je značajan doprinos radu dala mlada doktorica znanosti dr. sc. Sanja Burazer kao prva autorica.

Multiferoici su materijali koji istovremeno pokazuju barem dvije vrste uređenja, a za razvoj novih memorija, senzora, pretvarača signala te različitih nanoelektronskih uređaja posebice je važna istovremeno pojava magnetskog i električnog uređenje kao i pojava magneto-električnog vezanja koja omogućava utjecaj električnog polja na magnetizaciju i magnetskog polja na električnu polarizaciju. 

U ovom istraživanju polikristalni uzorci novog multiferoičnog materijala trietilmetilamonijevog tetraklorferata(III) [N-(C2H5)3CH3] [FeCl4) priređeni su metodom sporog isparavanja pri sobnoj temperaturi.

Priređeni spoj, na sobnoj temperaturi, posjeduje necentrosimetričnu simetriju (prostorna grupa P63mc) no s porastom temperature podliježe reverzibilnom faznom prijelazu pri T=363 K pri čemu visokotemperaturni polimorf pokazuje centrosimetrično pakiranje u prostornoj grupi P63/mmc.

Pored strukturnih promjena, polimorfi pokazuju i vrlo različita električna svojstva; tijekom faznog prijelaza materijal prelazi iz paraelektričnog u feroelektrično stanje pri čemu je zabilježen porast dielektrične permeabilnosti od oko 360% pri 100 kHz tijekom ciklusa grijanja i hlađenja.

Na priređenim materijalima provedena su i mjerenja magnetizacije M u temperaturnom rasponu od 2–90 K pri H = 500 Oe.

Eksperiment je pokazao da susceptibilnost χ monotono raste s padom temperature pri čemu konstantna vrijednost χ·T = 4.2 emu K mol-1 iznad 70 K je karakteristika paramagnetskog ponašanja.

Ispod 70 K, umnožak χ·T počinje padati s padom temperature što se pripisuje slaboj antiferomagnetskoj interakciji između Fe (III) iona.

Nadalje, pojava temperaturne histereze, opažena u području između 340 K i 356 K, daje potvrdu gore opisane reverzibilne strukturne promjene i faznog prijelaza između paraelektričnog i feroelektričnog stanja.

Direktan dokaz o postojanju magnetoelektričnog sprezanja u priređenom multiferoiku dobiven je mjerenjem utjecaja električnih polja od ∼33 kV/m i ∼66 kV/m na magnetizaciju monokristalnog [N-(C2H5)3CH3] [FeCl4).

Pokazalo se da pri H = 500 Oe primijenjena električna polja uzrokuju pomak temperatura prijelaza od približno 2 K, a što se smatra direktnim dokazom postojanja magnetoelektričnog sprezanja u [N-(C2H5)3CH3] [FeCl4).

''Najpoznatiji sobnotemperaturni multiferoik svakako je anorganski spoj - bizmutov ferit no danas sve više istraživanja usmjereno je k izučavanju hibridnih anorgansko-organskih materijala koji bi pokazivali mutiferoična svojstva.

Razlog tome svakako je značajno veća strukturna raznolikost koju posjeduju hibridni materijali u odnosu na čiste anorganske materijale. Time otvaramo više prostora mogućnosti za ciljano dizajniranje materijala koji bi pokazivali točno željena magnetska i električna svojstva,'' navodi dr. sc. Martina Vrankić.

Ova stranica koristi kolačiće

neki od tih kolačića nužni su za ispravno funkcioniranje stranice, dok se drugi koriste za praćenje korištenja stranice radi poboljšanja korisničkog iskustva.

Za više informacija pogledajte naše uvjete korištenja.

  • Kolačići koji su nužni za ispravno funkcioniranje stranice. Moguće ih je onemogućiti u postavkama preglednika.