Nadviazanie vedeckej spolupráce medzi Slovenskom a Čínou v oblasti výskumu a vývoja nových multifunkčných materiálov pre pokročilé aplikácie v mikroelektronike a spintronike je cieľom projektu, ktorý riešia pracovníci Ústavu materiálového výskumu SAV.
Ide o projekt Vývoj nových multifunkčných materiálov pre magnetoelektrické senzory a úložiska digitálnych dát budúcej generácie (Development of novel multifunctional materials for next generation magnetoelectric sensors and data storage devices).
Ako vysvetľuje RNDr. Vladimír Kovaľ, PhD., zodpovedný riešiteľ, nové magneticky a elektricky aktívne materiály umožnia výraznejšiu miniaturizáciu napríklad v oblasti mobilných technológií (smartfóny, hracie konzoly, laptopy, ap.). „Okrem toho ich bude možné využiť pri dizajne pamäťových zariadení a záznamových médií budúcej generácie, v ktorých by bola digitálna informácia (logický bit) zaznamenávaná elektrickým poľom a čítaná spätne vonkajším magnetickým poľom. Snahou v rámci bilaterálneho projektu je skombinovať výskum v oblasti multiferoických materiálov realizovaný na Slovensku s aktivitami aktuálne bežiacimi v Číne, a to najmä v oblasti teoretického modelovania multiferoík za účelom dizajnu a prípravy monofázových materiálov s vylepšenými magnetoelektrickými vlastnosťami pre izbovo-teplotné aplikácie.“
Doposiaľ boli navrhnuté a úspešne pripravené dva monofázové systémy na báze 3- a 4-vrstvového Aurivilliového multiferoika. „Experimentálne bolo ukázané, že monofázové Aurivilliové materiály so štyrmi pseudo-perovskitovými vrstvami typu Bi5FeTi3O15 sú paramagnetické v širokom teplotnom intervale od 5 K do 600 K, bez ohľadu na množstvo pridaného kovu vzácnej zeminy. Koexistenciu feroelektriny a feromagnetizmu, t. j. súčasné elektrické a magnetické usporiadanie s významnou väzbou medzi parametrami usporiadania pri izbovej teplote sa nám podarilo indukovať v materiáli s Aurivilliovou fázou, a to čiastočnou chemickou substitúciou atómov železa atómami kobaltu a nióbu.“
RNDr. Vladimír Kovaľ, PhD. približuje, že v súčasnosti sa na strane čínskeho partnera realizujú detailné numerické (ab initio) výpočty magnetických interakcií v modelových štruktúrach s aproximáciou na pripravené magnetoelektrické multiferoické materiály. Dodáva, že úzko spolupracujú so skupinou teoretických fyzikov okolo prof. Chenglong Jia, Key Laboratory for Magnetism and Magnetic Materials of the Ministry of Education, Lanzhou University v Číne. „Uvedená skupina expertov má dlhoročné skúsenosti s modelovaním magnetických štruktúr pomocou metód založených na teórii funkcionálu hustoty (DFT).“
Odborník hovorí, že ešte treba v rámci projektu realizovať nasledovné: Po získaní dát z výpočtov elektrónových štruktúr a magnetických interakcií v substitučne modifikovaných Aurivilliových fázach bude ešte potrebné skorelovať štruktúrne zmeny s magnetickým usporiadaním na veľkú vzdialenosť a popísať podmienky vzniku spin-orbitálnej interakcie v pripravených materiáloch.
Aké sú očakávané výsledky? RNDr. Vladimír Kovaľ, PhD. uvádza, že výsledky modelovania pripravených magnetoelektrických štruktúr spolu s meraniami makroskopických multiferoických vlastností poskytnú dáta potrebné pre konštrukciu napríklad nových magnetoelektrických pamätí s možnosťou rýchleho elektrického zápisu logického bitu a jeho nedeštruktívnym magnetickým prečítaním pri nízkej energetickej náročnosti.
Medzinárodná spolupráca by podľa neho mala viesť k vývoju nových analytických metód pre popis feromagnetizmu a magnetoelektrickej väzby v multifunkčných materiáloch a zároveň k vývoju nových monofázových magnetoelektrických multiferoík s vylepšenými vlastnosťami pri izbovej teplote. „Získané poznatky umožnia lepšie chápanie mechanizmov, ktoré kontrolujú väzbu parametrov feroelektrického a magnetického usporiadania v magnetoelektrických multiferoikách, čím bude možné naladiť ich fyzikálne vlastnosti pre požadované aplikácie v mikroelektronike a spintronike. Spoločný výskum synergicky prepojí vedecké komunity v Číne a na Slovensku a umožní tak obom stranám spoločne dosiahnuť špičkové výsledky svetovej úrovne vedúce k novým inovatívnym aplikáciám feroelektrických magnetov. Dá sa predpokladať, že zlepšenie kvality domáceho výskumu a publikovanie jeho výstupov v špičkových vedeckých časopisoch nám uľahčí prístup k medzinárodnému financovaniu a nadnárodným projektom typu ´HORIZON 2020´.“
Projekt má realizačné obdobie: 1. 1. 2018 – 31. 12. 2019.
Odborný garant textu: RNDr. Vladimír Kovaľ, PhD.
Spracovala: Slávka Cigáňová (Habrmanová), NCP VaT pri CVTI SR
Ilustračné foto: Pixabay.com /TheDigitalWay/
Uverejnila: VČ
