| 강자기전기적 결합효과를 구현한 신형 다강체 재료 제조 | ||
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 최근 중국과학원 물리연구소의 룽유원(龙有文) 연구팀은 자체적으로 개발한 독특한 고압 고온 실험 장치를 통해 세계 최초로 대전기편극과 강자기전기적 결합효과를 동시에 구비한 신형 단상 다강체(multiferroic) 재료 BiMn3Cr4O12를 합성하였다. 이는 차세대 정보메모리, 조절 가능한 마이크로파 신호처리기, 초민감 자기전기센서, 자기전기 변환기(magnetoelectric transducer) 등 개발에 잠재적 기여를 하였다. 해당 성과는 국제 재료학술지 "Advanced Materials"에 게재되었으며 표지 뒷면의 주요 추천 과학성과에 선정되었다. 자성과 전기속성(electrical property)은 재료의 2가지 기본적인 기능속성이다. 전기와 자기 이 2가지 속성을 어떻게 동일 시스템에 "통합"시키고 또한 자기장과 전기장이 이 2가지 속성에 대한 제어를 구현할 수 있는지는 미래 첨단 다기능 전자장치의 주요 연구방향이다. 평소에 널리 사용하는 반도체와 자기 기록/저장 장치는 일반적으로 재료의 전기학적 또는 자기학적 성질을 "단독"으로 이용할 수밖에 없다. 재료에 자기와 전기 2가지 속성을 동시에 부여하려면 이론적으로 자기전기 다강체 재료 합성을 통해 구현할 수 있다. 하지만 기존의 단상 다강체 재료는 대전기편극과 강자기전기적 결합효과를 겸비하지 않아 잠재적 응용에 큰 제한이 있다. 이러한 유형의 재료 제조는 일반적으로 상압 조건에서만 진행된다. 이번에 연구팀은 이 같은 제한을 극복하고 자체적으로 구축한 독특한 고압 고온 실험 장치를 사용하여 8만 대기압에 달하는 비정규 실험 조건에서 최초로 신형 다강체 재료인 BiMn3Cr4O12를 성공적으로 제조하였다. 연구팀은 해당 시스템에 3가 비스무트 이온을 도입하여 높은 온도에서 대전기편극을 구비한 강유전 상전이를 유도하였다. 온도가 낮아짐에 따라 3가 크롬, 망간 자성이온은 차례로 원거리 자성적 질서(magnetic ordering) 구조를 형성하였다. 또한 첫 번째와 두 번째 유형의 다강체상을 각각 유도하였다. 이 2가지 다강체상의 보기 드문 공존에 의해 재료는 대전기편극과 강자기전기적 결합효과를 동시에 보유할 수 있다. 뿐만 아니라 해당 신형 재료는 2가지 강유전상(Ferroelectric phase)을 단독적으로 제어할 수 있기에 4중 강유전체 편극 상태로의 전환을 구현함으로써 다중 상태 저장 가능성을 제공하였다. 정보출처 : http://www.stdaily.com/index/kejixinwen/2017-12/06/content_604545.shtml |
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