Strutture cristalline di R, R-1 e S, S-2. (A) Struttura molecolare dei complessi dinucleari Zn2+-Yb3+ R, R-1 e S, S-2 e loro relazione enantiomerica. Arancia, Yb3+; azzurro, Zn2+; blu, N; rosso, O; grigio, C. Gli atomi di idrogeno sono stati omessi per chiarezza. (B) Vista della disposizione dell'impaccamento dei cristalli di R, R-1 lungo l'asse a, enfatizzando i due complessi omochirali. (C) Assegnazione delle sfaccettature a cristallo singolo e vista della fetta nel piano cristallografico (01¯1¯). Credito: Scienza (2020). DOI:10.1126/science.aaz2795
Un team internazionale di ricercatori dell'Università di Montpellier, L'Università di Aveiro e l'Università di Coimbra hanno dimostrato l'accoppiamento magnetoelettrico in un cristallo ferroelettrico paramagnetico. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Scienza , il gruppo descrive il materiale magnetoelettrico molecolare a base di itterbio scoperto e i suoi possibili usi. Ye Zhou e Su-Ting Han con l'Università di Shenzhen hanno pubblicato un pezzo di Prospettiva che descrive il lavoro nello stesso numero della rivista.
Negli ultimi due decenni, gli scienziati hanno lottato per produrre materiali multiferroici. Ma come notano Zhou e Han, nonostante un enorme sforzo, i ricercatori non sono stati in grado di creare tali materiali che possono essere utilizzati a temperatura ambiente. E ci sono stati anche problemi nel creare materiali con un accoppiamento abbastanza forte da essere utili nei prodotti commerciali. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno creato un materiale che potrebbe avere le caratteristiche che gli scienziati stavano cercando.
La ferroelettricità è una proprietà di alcuni materiali che hanno una polarizzazione elettrica che può essere invertita da un campo elettrico esterno. Se un campo elettrico viene applicato a tali materiali, i loro dipoli si allineano con conseguente polarizzazione. Il ferromagnetismo è l'elevata suscettibilità di alcuni materiali alla magnetizzazione. E come nei ferroelettrici, se viene applicato un campo magnetico, gli spin elettronici del materiale sono allineati, conseguente magnetismo. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno creato un materiale con proprietà elettriche che cambiano quando esposto a un campo magnetico invece che a una forza elettrica a temperatura ambiente. Il nuovo materiale raggiunge anche sei stati di polarizzazione manipolando i campi elettrici e magnetici applicati.
I ricercatori hanno creato il materiale progettando un complesso chirale di lantanidi in cui l'Yb 3+ ione ha un forte momento magnetico vicino a un centro di zinco diamagnetico chirale ferroelettrico. Il risultato è un materiale magnetoelettrico basato su una molecola di itterbio, con un elevato accoppiamento magnetoelettrico. Le caratteristiche del materiale sono state confermate effettuando misurazioni del materiale con microscopia a forza piezorisposta mentre veniva applicato un campo magnetico in corrente continua.
Le proprietà del materiale suggeriscono che potrebbe essere competitivo con i magnetoelettrici inorganici. Zhou e Han suggeriscono che potrebbe fornire una nuova piattaforma per la progettazione di nuovi dispositivi di memoria ad alta densità
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