La Toyohashi University of Technology ha sviluppato un nuovo processo liquido per la fabbricazione di un film nanocomposito multiferroico conveniente in collaborazione con il Japan Fine Ceramics Center, Istituto Nazionale di Tecnologia Ibaraki College, Laboratorio internazionale di nanotecnologie iberiche, Università Chang'an e Università di Erlangen-Norimberga. Il materiale multiferroico ottenuto dal nuovo processo possiede una forte correlazione tra le proprietà elettriche e magnetiche, quindi varie applicazioni come memoria di grandi volumi a basso consumo energetico, modulatore di luce spaziale, e sensori unici, ecc. sono previsti in futuro.

I materiali multiferroici combinano proprietà elettriche (ferroelettriche) e magnetiche (ferromagnetiche) e hanno una forte correlazione tra queste proprietà (esibiscono un effetto magnetoelettrico), e il loro sviluppo dovrebbe realizzare dispositivi elettrici e magnetici di nuova generazione più versatili e più performanti. Negli ultimi anni, sono stati riportati diversi metodi di produzione di film multiferroici che mostrano proprietà magnetoelettriche significative. Però, questi processi richiedono dispositivi per il vuoto grandi e straordinariamente costosi, rendendoli poco pratici per la fabbricazione di materiali con una vasta area in particolare. Di conseguenza, i materiali multiferroici sono stati utilizzati solo in una gamma molto limitata di applicazioni.

Con questo sfondo, il team di ricerca ha sviluppato un processo per produrre un materiale con proprietà multiferroiche avanzate combinando diversi metodi in fase liquida relativamente economici e semplici.

L'autore principale, Il professore associato Go Kawamura della Toyohashi University of Technology ha spiegato:"Per fabbricare un materiale che mostri proprietà multiferroiche avanzate, è necessario combinare materiali ferroelettrici e ferromagnetici in modo appropriato e periodico su scala nanometrica. Nel passato, le strutture di array di nanopillar sono state fabbricate in modo auto-organizzato utilizzando metodi in fase gassosa, e in tali materiali è stato osservato un grande effetto magnetoelettrico. Però, i metodi in fase gassosa richiedevano l'uso di attrezzature grandi e costose, ed era praticamente impossibile aumentare l'area del campione. Perciò, abbiamo lavorato alla fabbricazione di film compositi tipo array nanopillar utilizzando solo metodi economici e semplici in fase liquida. Nel film composito multiferroico ottenuto dal processo da noi sviluppato, viene chiarito che esiste una relazione epitassiale locale all'interfaccia tra i materiali ferroelettrici e ferromagnetici, producendo così un grande effetto magnetoelettrico. Rispetto ai processi convenzionali in fase gassosa, i film compositi multiferroici possono essere prodotti a un costo molto inferiore e possono essere utilizzati per aree più grandi".

Questo studio era interdisciplinare, richiedono una varietà di specialità. Perciò, il team di ricerca ha collaborato con specialisti in materiali dielettrici e materiali magnetici, specialisti nell'osservazione delle nanostrutture mediante microscopi elettronici, e specialisti nella sintesi in fase liquida, tra gli altri, da varie istituzioni in Giappone e all'estero. Il nuovo processo è stato sviluppato combinando queste specialità avanzate.

Il team di ricerca ritiene che la creazione più precisa di nanostrutture controllate possa migliorare ulteriormente l'effetto magnetoelettrico, e continuerà a ottimizzare il processo. In definitiva, il team prevede di produrre materiali di grandi dimensioni, che è anche una caratteristica del processo che è stato sviluppato, e applicarli a un modulatore di luce spaziale per sviluppare applicazioni come display spaziali che possono essere utilizzati per creare enormi immagini tridimensionali.