既能“精准定位”又能“智能变电” 探秘多铁材料的“双技能”
在材料科学的世界里
有一种“全能选手”
被科学家们寄予厚望
它就是同时拥有
“精准控磁”和“灵活变电”
能力的多铁性材料
近日
内蒙古大学赵世峰教授团队的研究
让这种材料离我们生活又近了一步
首先来搞懂它的两项
“核心技能”
第一项是
“垂直磁各向异性(PMA)”
你可以把它想象成
手机导航里的
“精准定位”
普通磁性材料的磁力方向
像没校准的指南针一样东倒西歪
而有PMA的材料
磁力线会牢牢沿着垂直方向排列
如同高铁轨道般规整
在这对芯片里
“稳定传输磁信号”至关重要
一旦磁力乱了
数据存储、信号传递都会出错
第二项是“铁电性”
类似手机充电时的
“智能适配”
材料能自发形成正负极
就像电池一样
还能通过外部调节切换极性
比如想让它
“正转”或“反转”
只需加个弱电场就能实现
这种灵活性是做
“可调控电子器件”的关键
两项技能“联动”
调一下电极极性
就能间接控制磁力方向
相当于用
“电按钮”操控“磁开关”
这正是下一代芯片
量子器件急需的特性
此前
科研团队一直受困于“性能瓶颈”
他们尝试通过调节电子的
“自旋”
注释:(像电子自带的小陀螺,转动方向影响磁性)
“轨道”
注释:(电子绕原子运动的路径,影响电性)
来强化这两种能力
但就像调试复杂的音响
明明知道要调音质
却找不到精准的调音旋钮
怎么调效果都不理想
科研团队设计出巧妙的研究思路
他们聚焦一种称为
“LNMO/LCMO双钙钛矿超晶格”的材料
我们可以将它理解成
多层“原子积木”
每层都按规则排列着
镍、钴、锰、氧等原子
在这之前
团队已经摸清“铁电性”秘密
这次又想出新方式
就像调节机械手表里的齿轮一样
精细控制“积木”中
氧原子构成的“八面体”结构
使八面体轻微旋转
同时控制其倾斜程度
再结合“Jahn-Teller 畸变”
注释:(是一种原子排列的特殊变化)
居然可以让
“精准控磁(PMA)”与
“灵活变电(铁电性)”完美协作
极大提升调控性能
实验结果进一步揭示了
垂直磁结构的微扰理论
及其极化路径下调节的交换模型
这一几何策略
为解决类似多铁共存悖论
及构建特殊铁序的物理问题
提供了全新介观尺度研究思路
相关成果发表于
物理学科顶级期刊
《物理评论快报》
该研究得到了国家自然科学基金
内蒙古自然科学基金等项目资助
原文链接:https://kjt.nmg.gov.cn/kjdt/gzdt/kjtgz/202509/t20250925_2795990.html
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