中子帮助理解多铁性材料

电子器件中通常使用的材料是因为它们具有特殊的磁性或特殊的电学性质。然而，一个国际研究小组利用中子散射最近发现了一种稀有物质，两者都有。

在他们的论文发表在&nbsp；先进材料、团队，包括来自美国能源部橡树岭国家实验室的研究人员，说明了这种独特的婚姻是多铁材料bimn3cr4o12实现。许多材料被称为只是一个特征的磁或电性能，或有改变形状的能力，但多铁性材料包含这些属性的一些组合。

多铁性材料通常分为两类：（1）常规和非常规的（2）。传统的多铁性材料主要是由电力控制，表现出弱相互作用与磁性。相反，非常规的多铁性材料是磁驱动，表现出很强的电相互作用。

“我们已经发现了一个有趣的共同multiferroicity例子，意味着常规和非常规multiferroicity开发一个在相同材料的另一个，”橡树岭国家实验室的研究员惠博曺说。

多铁性材料是可取的原因之一是他们的双重特性，可以在相互组合控制提供，例如，电控磁或磁控制的电气性能。研究人员说，更好地了解这些多功能材料的行为可能会导致信息存储和功率性能在新设备方面取得重大进展。

例如，随着两铁机制的优化组合材料可以作为有效的开关、磁传感器、和存储设备。

“用这种材料，我们看到超越性的典型应用范围和对各种实际工程的一个重大影响的潜力，”曹说。

这些见解也可以作为一个基础，帮助研究人员开发类似的材料含有这种混合的属性。

“这种罕见的物质的存在和发现其他像它的能力提供一个新的未来的研究和发展的令人兴奋的可能性范围，“橡树岭国家实验室的研究员Stuart Calder说。

中子是研究这些材料的磁性和提供多铁性行为的不同类型之间的区别最合适的探针。因为中子没有电荷，所以它们可以很容易地在诸如压力电池这样复杂的样品环境中检查晶体结构的行为。同时，它们具有旋转和像磁铁一样的行为能力，使它们成为研究磁性的理想材料。

通过将样品暴露在不同的温度、磁场、电场和压力下，研究人员可以观察到原子结构和磁性对环境因素和相互作用的反应，从而进一步指导新材料的设计。

团队进行中子散射测量在橡树岭国家实验室的高通量反应堆，美国能源部科学办公室用户设施。利用中子粉末衍射仪，hb-2a HFIR光束线，他们决定了材料的磁结构与铁电极化，这是在原子单位组成的晶体结构的正负电荷中心之间的轻微的分离。

“中子，我们可以看到这些磁结构是有序的了解多铁性材料的不同类型，”考尔德说。“我们正在着手解决围绕这些材料的一些谜团。”

这项研究得到了美国能源部科学办公室的支持。森工林区是能源部科学办公室用户设施。但巴特尔管理ORNL能源部科学办公室。科学办公室是美国物理科学基础研究的唯一最大支持者，正在努力解决我们时代最紧迫的一些挑战。有关更多信息，请点击这里。- Elizabeth Rosenthal