Мультиферроики

Multiferroics_2.pngИсследование физических основ сосуществования разных видов дальнего упорядочения является одним из самых интересных нынешних направлений в физике сильно коррелированных систем. Выделяют четыре типа упорядочения, обладающих различной симметрией относительно обращения времени или пространства: сегнетоэластический , ферромагнитный, сегнетоэлектрический, ферротороидический (рис.1).

 

 

 

Multiferroics_rus_2_ru.pngРис. 1. Поведение четырех видов ферроиков, упорядоченных по времени и в обратном пространстве.

 

 

 

 

 

Материалы, в которых по крайней мере два вида упорядочения сосуществуют - чаще магнитные и сегнетоэлектрические называются "мультиферроиками" (рис. 2).

Multiferroics_rus_1_ru.pngРис. 2. Три класса упорядоченных веществ: сегнетоэлектрики, ферромагнетики, сегнетоэластики. Каждый класс характеризуется соответствующими петлями гистерезиса: Р (Е), M (H), σ (ε), σ, ε - механическое напряжение и деформация соответственно. Мультиферроики лежат на пересечении этих классов.

Исследование взаимодействия магнитных и электрических подсистем в мультиферроиках является весьма актуальной задачей в современной физике конденсированного состояния. Кроме того, понимание микроскопических механизмов, приводящих к мультиферроидному поведению, открывает широкие перспективы применения этих материалов. Так, можно будет создавать новые высокотехнологичные устройства, позволяющие заметно экономить энергию. Например, магнитные датчики, емкостные электромагниты, магнитная память, и другие устройства, которые не используют электрический ток, и, таким образом, избавлены от связанного с ним потерь энергии.

Современные исследования магнитной структуры сложных соединений, в частности, мультиферроиков, требуют обязательного проведения экспериментов по рассеянию нейтронов. Мы проводим такие исследования методами монокристальной дифракции нейтронов, порошковой дифракции нейтронов, дифракции нейтронов с высоким разрешением.

Рассеяние поляризованных нейтронов обеспечивает получение информации, недоступной еще на методы нейтронов. Мы используем рассеяния поляризованных нейтронов , в том числе анализ поляризации , для более полного изучения магнитных эффектов на микроскопическом уровне.

The polarized neutron scattering provides with the information, inaccessible by another neutron techniques. We employ the polarized neutron scattering, including polarization analysis, for the more complete study of the magnetic effects on the microscopic level.

В настоящее время (и ближайшем будущем) изучаются экспериментально мультиферроики типов: R’1-xR’’xMn2O5, R’1-xAxFeO3, R’1-xAxCrO3, R’1-xAxMnO3, A2M2TeO6 и A3M2SbO6, где R’ and R’’ – редкоземельные элементы, A – щелочно-земельные металлы, M = Mn, Co, Ni, Mg; A=Na, Li.

Эксперимент осуществляется в основном на нейтронных инструментов, расположенный на реакторе ВВР-М (ПИЯФ): поляризованного нейтронного спектрометра , superpositional порошковый дифрактометр высокого разрешения , четырехкружного дифрактометр . При необходимости внешние эксперименты проводятся на приборе МБА , LLB , ESRF (Франция) , FRM- 2 (Германия ) и т.д.

Результаты поляризованных нейтронов дифракции на спиральных магнитных структур в TbMn2O5 представлена ​​на рис. 3. Разница в рассеянии интенсивности для поляризации нейтронов вдоль и против вектора рассеяния хорошо видно . На основании этого можно сделать вывод, что существует разница в заселённости областей с «правой» и « левой » спиралью.

Рис. 3. Рассеяние поляризованных нейтронов на TbMn2O5 в области (0.49 0 kz): голубые точки – Pq , красные точки – Pq.

Профиль магнитного спутниковым сканирования в NdMn2O5 показано на рис . 4.Отношение интенсивностей на поляризации нейтронов вдоль и против вектора рассеяния свидетелей о равной населения областей с «правой» и « левой » спиралей. Форма пика рассказывает , что магнитная структура NdMn2O5 описывается двумя магнитными векторами распространения.

 

 

Рис. 4. Рассеяние поляризованных нейтронов на NdMn2O5 в области (1 0 1-kz): голубые точки – Pq , красные точки – Pq.

Магистр студенты и аспиранты студенты предложили принять участие в нашем процессе получения новых знаний, в первую очередь , о магнитных свойствах мультиферроике соединений. Это означает, что принять участие в экспериментах по рассеянию нейтронов (и, в случае необходимости , синхротронного рассеяния) , т.е. получение новых экспериментальных результатов , а также обработки данных и обработку результатов . Что в свою очередь , означает введение и опираясь на современные подходы к анализу и обработке данных.