Sciencemag.cz
Doporučujeme
Langasit s holmiem ukazuje dosud neznámou reakci elektrické polarizace na změnu směru vnějšího magnetického pole.
Magnetoelektrický jev může mj. obnášet situaci, kdy se vnějším magnetickým polem mění elektrické vlastnosti krystalu. Tento mechanismus hraje roli u některých typů senzorů a uvažuje se i o jeho využití při ukládání dat.
Jak uvádí jeden z autorů následující studie, Andrei Pimenov z Vídeňské technické univerzity, magnetoelektrický jev se může vyskytovat pouze u krystalů určitého typu. Vylučující vlastností je vysoký stupeň symetrie, např. pokud jedna strana krystalu je zrcadlovým obrazem té protější. To platilo i pro zkoumaný materiál langasit – sloučeninu lanthanu, galia, křemíku a kyslíku (La3Ga5SiO14, křemičitan lanthanito-galitý), v tomto případě navíc dopovanou atomy holmia. Symetrie je zde tak vysoká, že by krystal žádný magnetoelektrický efekt vykazovat neměl, a pro slabší magnetické pole tento předpoklad skutečně platí. Jak se však ukázalo, silnější magnetické pole vyvolá změnu kvantového stavu atomů holmia a ty získají magnetický moment. I malé změny magnetického pole a pak mohou výrazně měnit elektrickou polarizaci krystalu (distribuci dipólů) – a to jakkoliv z čistě geometrického hlediska je krystal i nadále symetrický. Samotná změna intenzity magnetického pole pak způsobuje změny polarizace a závislost je zde přibližně lineární, což není nic neobvyklého. Větší roli ale hraje nikoliv intenzita, ale směr magnetického pole. Už drobná změna směru dokáže elektrickou polarizaci dopovaného langasitu i úplně převrátit. Tato forma magnetoelektrického jevu dosud nebyla vůbec známa.
Autoři výzkumu dále uvádějí, že podobně by „inverzně“ měly jít měnit pomocí vnějšího elektrického pole i magnetické vlastnosti látky. Pokud by se to podařilo, magnetické paměti by pak šlo ovládat prostřednictvím elektrického pole, což by výrazně posunulo technologie pro ukládání dat – ovládání magnetických pamětí pomocí magnetických cívek je relativně pomalé a energeticky náročné. Každopádně magnetoeletrický jev by mohl mít stále významnější technologické aplikace.
Lukas Weymann et al. Unusual magnetoelectric effect in paramagnetic rare-earth langasite, npj Quantum Materials (2020). DOI: 10.1038/s41535-020-00263-9
Zdroj: Vienna University of Technology / Phys.org
