मल्टीफ़ाइरिक्स

मल्टीफायरिक्स को उन सामग्रियों के रूप में परिभाषित किया जाता है जो एक ही चरण में एक से अधिक प्राथमिक लौह गुणों को प्रदर्शित करते हैं:^[1] * लोह चुंबकत्व - एक चुंबकीयकरण जो एक लागू चुंबकीय क्षेत्र द्वारा स्विच करने योग्य होता है

ferroelectricity - एक विद्युत ध्रुवीकरण जो एक लागू विद्युत क्षेत्र द्वारा स्विच करने योग्य होता है
लोह-प्रत्यास्थता - एक विरूपण जो एक लागू तनाव द्वारा स्विच करने योग्य है

जबकि फेरोइलेक्ट्रिक लौह लोच और फेरोमैग्नेटिक फेरोइलास्टिक्स औपचारिक रूप से मल्टीफ़ायरिक्स हैं, इन दिनों इस शब्द का उपयोग आमतौर पर मैग्नेटोइलेक्ट्रिक प्रभाव का वर्णन करने के लिए किया जाता है#उद्धरण नोट -5 मल्टीफ़ाइरिक्स जो एक साथ फेरोमैग्नेटिक और फेरोइलेक्ट्रिक हैं।^[1]कभी-कभी गैर-प्राथमिक ऑर्डर पैरामीटर, जैसे प्रतिलौह चुंबकत्व या फेरी चुम्बकत्व को शामिल करने के लिए परिभाषा का विस्तार किया जाता है। इसके अलावा, अन्य प्रकार के प्राथमिक क्रम, जैसे मैग्नेटोइलेक्ट्रिक मल्टीपोल की फेरिक व्यवस्था^[2] जिनमें से Toroidal पल^[3] एक उदाहरण है, हाल ही में प्रस्तावित भी किया गया है।

उनके भौतिक गुणों में वैज्ञानिक रुचि के अलावा, मल्टीफायरिक्स में एक्चुएटर, स्विच, चुंबकीय क्षेत्र सेंसर और नए प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक मेमोरी उपकरणों के रूप में अनुप्रयोगों की क्षमता है।^[4]

इतिहास

मल्टीफायरिक्स का इतिहास: मैग्नेटोइलेक्ट्रिक्स या मैग्नेटोइलेक्ट्रिक इफेक्ट (नीले रंग में) और मल्टीफेरिक्स (लाल रंग में) पर प्रति वर्ष पेपर की संख्या

मल्टीफ़ेरोइक शब्द के लिए वेब ऑफ़ साइंस की खोज से वर्ष 2000 का पेपर प्राप्त होता है चुंबकीय फेरोइलेक्ट्रिक्स इतने कम क्यों हैं?^[5] जल्द से जल्द परिणाम के रूप में एन ए निकोला स्पाल्डिन (तब हिल) से। इस काम ने चुंबकत्व और फेरोइलेक्ट्रिकिटी के बीच विरोधाभास की उत्पत्ति और इसे रोकने के लिए प्रस्तावित व्यावहारिक मार्गों की व्याख्या की, और बहुलौह सामग्री में रुचि के आधुनिक विस्फोट को शुरू करने के लिए व्यापक रूप से श्रेय दिया जाता है।^[6] 2000 से बहुलौह सामग्री बनाने के लिए व्यावहारिक मार्गों की उपलब्धता^[5]उत्तेजित तीव्र गतिविधि। विशेष रूप से प्रमुख प्रारंभिक कार्य चुंबकीय BiFeO की एपिटैक्सियल रूप से विकसित पतली फिल्मों में बड़े फेरोइलेक्ट्रिक ध्रुवीकरण की खोज थे।₃,^[7] ऑब्जर्वेशन कि ऑर्थोरोम्बिक TbMnO में नॉन-कोलीनियर मैग्नेटिक ऑर्डरिंग₃^[8] और टीबीएमएन₂O₅^[9] फेरोइलेक्ट्रिसिटी का कारण बनता है, और असामान्य अनुचित फेरोइलेक्ट्रिकिटी की पहचान जो हेक्सागोनल मैंगनीज वाईएमएनओ में चुंबकत्व के सह-अस्तित्व के साथ संगत है₃.^[10] दाईं ओर का ग्राफ़ 2008 तक वेब ऑफ़ साइंस की खोज से मल्टीफ़ायरिक्स पर पेपर की संख्या को लाल रंग में दिखाता है; घातीय वृद्धि आज भी जारी है।

मैग्नेटोइलेक्ट्रिक सामग्री

बहुलौहिक सामग्रियों को उनके उपयुक्त ऐतिहासिक संदर्भ में रखने के लिए, किसी को भी मैग्नेटोइलेक्ट्रिक प्रभाव #उद्धृत नोट-5 पर विचार करने की आवश्यकता है, जिसमें एक विद्युत क्षेत्र चुंबकीय गुणों को संशोधित करता है और इसके विपरीत। जबकि मैग्नेटोइलेक्ट्रिक सामग्री आवश्यक रूप से मल्टीफ़ेरिक नहीं हैं, सभी फेरोमैग्नेटिक फेरोइलेक्ट्रिक मल्टीफ़ाइरिक्स रैखिक मैग्नेटोइलेक्ट्रिक्स हैं, एक लागू विद्युत क्षेत्र के साथ चुंबकत्व में परिवर्तन को इसके परिमाण के रैखिक रूप से आनुपातिक रूप से प्रेरित करता है। मैग्नेटोइलेक्ट्रिक सामग्री और संबंधित मैग्नेटोइलेक्ट्रिक प्रभाव का मल्टीफ़ायरिक्स की तुलना में लंबा इतिहास है, जो ग्राफ़ में दाईं ओर नीले रंग में दिखाया गया है। मैग्नेटोइलेक्ट्रिकिटी का पहला ज्ञात उल्लेख 1959 के लैंडौ एंड लाइफशिट्ज के इलेक्ट्रोडायनामिक्स ऑफ कंटीन्यूअस मीडिया के संस्करण में है, जिसमें piezoelectricity पर खंड के अंत में निम्नलिखित टिप्पणी है: आइए हम दो और घटनाओं को इंगित करें, जो सिद्धांत रूप में मौजूद हो सकती हैं। एक पीज़ोमैग्नेटिज़्म है, जिसमें एक ठोस और एक विरूपण (पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी के अनुरूप) में चुंबकीय क्षेत्र के बीच रैखिक युग्मन होता है। अन्य एक मीडिया में चुंबकीय और विद्युत क्षेत्रों के बीच एक रैखिक युग्मन है, जो उदाहरण के लिए, एक विद्युत क्षेत्र के आनुपातिक चुंबकीयकरण का कारण होगा। मैग्नेटोक्रिस्टलाइन समरूपता के कुछ वर्गों के लिए ये दोनों घटनाएं मौजूद हो सकती हैं। हालाँकि हम इन परिघटनाओं पर अधिक विस्तार से चर्चा नहीं करेंगे क्योंकि ऐसा लगता है कि वर्तमान तक, संभवतः, उन्हें किसी भी पदार्थ में नहीं देखा गया है। एक साल बाद, I. E. Dzyaloshinskii ने समरूपता तर्कों का उपयोग करते हुए दिखाया कि सामग्री Cr₂O₃ रैखिक मैग्नेटोइलेक्ट्रिक व्यवहार होना चाहिए,^[11] और उनकी भविष्यवाणी को डी. एस्ट्रोव ने तेजी से सत्यापित किया।^[12] अगले दशकों में, मैग्नेटोइलेक्ट्रिक सामग्री पर अनुसंधान यूरोप में कई समूहों में, विशेष रूप से पूर्व सोवियत संघ में और [1] के समूह में लगातार जारी रहा। पूर्ण/ एच. श्मिट] यू. जिनेवा में। 1973 (सिएटल में) और 2009 (सांता बारबरा में) के बीच मैग्नेटोइलेक्ट्रिक इंटरेक्शन फेनोमेना इन क्रिस्टल्स (MEIPIC) नामक पूर्व-पश्चिम सम्मेलनों की एक श्रृंखला आयोजित की गई थी। , और वास्तव में मल्टी-फेरोइक मैग्नेटोइलेक्ट्रिक शब्द का इस्तेमाल पहली बार 1993 के एमईआईपीआईसी सम्मेलन (एस्कोना में) की कार्यवाही में एच. श्मिट द्वारा किया गया था।^[13]

फेरोइलेक्ट्रिसिटी और चुंबकत्व के संयोजन के लिए तंत्र

फेरोइलेक्ट्रिक के रूप में परिभाषित होने के लिए, एक सामग्री में एक सहज विद्युत ध्रुवीकरण होना चाहिए जो एक लागू विद्युत क्षेत्र द्वारा स्विच करने योग्य हो। आम तौर पर इस तरह के एक विद्युत ध्रुवीकरण माता-पिता सेंट्रोसिमेट्रिक चरण से उलटा-समरूपता-ब्रेकिंग स्ट्रक्चरल विरूपण के माध्यम से उत्पन्न होता है। उदाहरण के लिए, प्रोटोटाइप फेरोइलेक्ट्रिक बेरियम टाइटेनेट | बेरियम टाइटेनेट, बैटीओओ₃, मूल चरण आदर्श घन ABO है₃ Perovskite (संरचना), बी-साइट टीआई के साथ⁴⁺ आयन इसके ऑक्सीजन समन्वय ऑक्टाहेड्रोन के केंद्र में है और कोई विद्युत ध्रुवीकरण नहीं है। फेरोइलेक्ट्रिक चरण में Ti⁴⁺ आयन ऑक्टाहेड्रॉन के केंद्र से दूर स्थानांतरित हो जाता है जिससे ध्रुवीकरण होता है। इस तरह का विस्थापन तभी अनुकूल होता है जब बी-साइट केशन में खाली डी शेल (तथाकथित डी) के साथ एक इलेक्ट्रॉन विन्यास होता है।⁰ कॉन्फ़िगरेशन), जो बी-साइट केशन और पड़ोसी ऑक्सीजन आयनों के बीच ऊर्जा-कम करने वाले सहसंयोजक बंधन गठन का समर्थन करता है।^[5]

यह d0-नेस आवश्यकता^[5]मल्टीफ़ाइरिक्स के निर्माण के लिए एक स्पष्ट बाधा है, क्योंकि अधिकांश संक्रमण-धातु ऑक्साइड में चुंबकत्व आंशिक रूप से भरे हुए संक्रमण धातु डी गोले की उपस्थिति से उत्पन्न होता है। नतीजतन, अधिकांश मल्टीफायरिक्स में, फेरोइलेक्ट्रिकिटी का एक अलग मूल होता है। निम्नलिखित उन तंत्रों का वर्णन करता है जो फेरोमैग्नेटिज्म और फेरोइलेक्ट्रिकिटी के बीच इस विरोधाभास को दूर करने के लिए जाने जाते हैं।^[14]

अकेला-जोड़ी-सक्रिय

अकेला-जोड़ी-सक्रिय मल्टीफ़ाइरिक्स में,^[5]फेरोइलेक्ट्रिक विस्थापन ए-साइट केशन द्वारा संचालित होता है, और चुंबकत्व बी साइट पर आंशिक रूप से भरे हुए डी शेल से उत्पन्न होता है। उदाहरणों में शामिल बिस्मथ फेराइट, BiFeO₃,^[15] बीआईएमएनओ₃ (हालांकि इसे ध्रुवीय विरोधी माना जाता है),^[16] और पीबीवीओ₃.^[17] इन सामग्रियों में, ए-साइट केशन (Bi³⁺, पीबी²⁺) में एक तथाकथित त्रिविम रासायनिक रूप से सक्रिय 6s है² इलेक्ट्रॉनों का एकाकी-युग्म, और A-साइट धनायन का ऑफ-सेंटरिंग औपचारिक रूप से खाली A-साइट 6p ऑर्बिटल्स और भरे हुए O 2p ऑर्बिटल्स के बीच ऊर्जा-कम करने वाले इलेक्ट्रॉन साझाकरण द्वारा समर्थित है।^[18]

ज्यामितीय फेरोइलेक्ट्रिसिटी

ज्यामितीय फेरोइलेक्ट्रिक्स में, ध्रुवीय फेरोइलेक्ट्रिक राज्य की ओर जाने वाले संरचनात्मक चरण संक्रमण के लिए प्रेरक बल एक इलेक्ट्रॉन-साझाकरण सहसंयोजक बंधन गठन के बजाय पॉलीहेड्रा का घूर्णी विरूपण है। इस तरह की घूर्णी विकृतियाँ कई संक्रमण-धातु आक्साइड में होती हैं; उदाहरण के लिए पर्कोव्साइट्स में जब ए-साइट काशन छोटा होता है, तो वे सामान्य होते हैं, ताकि ऑक्सीजन ऑक्टाहेड्रा इसके चारों ओर गिर जाए। पर्कोव्साइट्स में, पॉलीहेड्रा की त्रि-आयामी कनेक्टिविटी का मतलब है कि कोई शुद्ध ध्रुवीकरण नहीं होता है; यदि एक ऑक्टाहेड्रोन दाईं ओर घूमता है, तो उसका जुड़ा हुआ पड़ोसी बाईं ओर घूमता है और इसी तरह। स्तरित सामग्रियों में, हालांकि, इस तरह के घुमावों से शुद्ध ध्रुवीकरण हो सकता है।

प्रोटोटाइपिकल ज्यामितीय फेरोइलेक्ट्रिक्स स्तरित बेरियम संक्रमण धातु फ्लोराइड्स, BaMF हैं₄, M=Mn, Fe, Co, Ni, Zn, जिसमें लगभग 1000K पर फेरोइलेक्ट्रिक संक्रमण होता है और लगभग 50K पर एंटीफेरोमैग्नेटिक अवस्था में चुंबकीय संक्रमण होता है।^[19] चूंकि विरूपण डी-साइट केशन और आयनों के बीच एक संकरण द्वारा संचालित नहीं होता है, यह बी साइट पर चुंबकत्व के अस्तित्व के साथ संगत है, इस प्रकार बहुपरत व्यवहार की अनुमति देता है।^[20] एक दूसरा उदाहरण हेक्सागोनल दुर्लभ पृथ्वी मैंगनीज (एच-आरएमएनओ₃ R=HO-Lu, Y के साथ), जिसमें लगभग 1300 K पर एक संरचनात्मक चरण संक्रमण होता है जिसमें मुख्य रूप से MnO का झुकाव होता है।₅ द्विपिरामिड।^[10]जबकि झुकाव में शून्य ध्रुवीकरण होता है, यह आर-आयन परतों के एक ध्रुवीय गलियारे से जुड़ता है जो ~ 6µC/cm का ध्रुवीकरण उत्पन्न करता है।^{2</उप>। चूंकि फेरोइलेक्ट्रिसिटी प्राथमिक ऑर्डर पैरामीटर नहीं है, इसलिए इसे अनुचित बताया गया है। स्पिन फ्रस्ट्रेशन के कारण त्रिकोणीय एंटीफेरोमैग्नेटिक ऑर्डर उत्पन्न होने पर मल्टीफ़ाइरोइक चरण ~ 100K पर पहुंच जाता है।^[21]^[22]}

चार्ज ऑर्डरिंग

मिश्रित वैलेंस वाले आयनों वाले यौगिकों में चार्ज ऑर्डरिंग तब हो सकती है जब इलेक्ट्रॉन, जो उच्च तापमान पर डेलोकलाइज़ होते हैं, अलग-अलग कटियन साइटों पर ऑर्डर किए गए पैटर्न में स्थानीयकृत होते हैं ताकि सामग्री इन्सुलेट हो जाए। जब स्थानीय इलेक्ट्रॉनों का पैटर्न ध्रुवीय होता है, तो आवेशित अवस्था फेरोइलेक्ट्रिक होती है। आमतौर पर ऐसे मामले में आयन चुंबकीय होते हैं और इसलिए फेरोइलेक्ट्रिक अवस्था भी बहुलौहिक होती है।^[23] चार्ज ऑर्डर किए गए मल्टीफायरिक्स का पहला प्रस्तावित उदाहरण LiFe है₂O₄, जो Fe की व्यवस्था के साथ 330 K पर चार्ज करता है²⁺ और फ़े³⁺ आयन।^[24] फेरिमैग्नेटिक ऑर्डरिंग 240 K के नीचे होती है। चार्ज ऑर्डरिंग ध्रुवीय है या नहीं, इस पर हाल ही में सवाल उठाया गया है।^[25] इसके अलावा, मैग्नेटाइट, Fe में चार्ज ऑर्डरेड फेरोइलेक्ट्रिकिटी का सुझाव दिया गया है₃O₄, इसके वेरवे संक्रमण के नीचे,^[26] और (Pr,Ca)MnO₃.^[23]

चुंबकीय रूप से संचालित फेरोइलेक्ट्रिकिटी

चुंबकीय रूप से संचालित मल्टीफ़ाइरिक्स में^[27] मैक्रोस्कोपिक विद्युत ध्रुवीकरण लंबी दूरी के चुंबकीय क्रम से प्रेरित होता है जो गैर-सेंट्रोसिमेट्रिक है। औपचारिक रूप से, विद्युत ध्रुवीकरण, $\mathbf {P}$ , चुंबकीयकरण के संदर्भ में दिया गया है, $\mathbf {M}$ , द्वारा

$\mathbf {P} \sim \mathbf {M} \times (\nabla _{\mathbf {r} }\times \mathbf {M} )$ .

ऊपर चर्चा की गई ज्यामितीय फेरोइलेक्ट्रिक्स की तरह, फेरोइलेक्ट्रिकिटी अनुचित है, क्योंकि फेरोइक चरण संक्रमण के लिए ध्रुवीकरण प्राथमिक आदेश पैरामीटर नहीं है (इस मामले में प्राथमिक क्रम चुंबकीयकरण है)।

प्रोटोटाइपिकल उदाहरण गैर-सेंट्रोसिमेट्रिक चुंबकीय सर्पिल राज्य का गठन है, साथ में टीबीएमएनओ में 28 के नीचे एक छोटे फेरोइलेक्ट्रिक ध्रुवीकरण के साथ₃.^[8]इस मामले में ध्रुवीकरण छोटा है, 10^{−2</सुप> μC/सेमी², क्योंकि गैर-सेंट्रोसिमेट्रिक स्पिन संरचना को क्रिस्टल जाली में युग्मित करने वाला तंत्र कमजोर स्पिन-ऑर्बिट युग्मन है। बड़े ध्रुवीकरण तब होते हैं जब गैर-सेंट्रोसिमेट्रिक चुंबकीय क्रम मजबूत सुपरएक्सचेंज इंटरैक्शन के कारण होता है, जैसे ऑर्थोरोम्बिक होएमएनओ में₃ और संबंधित सामग्री।^[28] दोनों ही मामलों में मैग्नेटोइलेक्ट्रिक कपलिंग मजबूत है क्योंकि फेरोइलेक्ट्रिकिटी सीधे चुंबकीय क्रम के कारण होती है।}

एफ-इलेक्ट्रॉन चुंबकत्व

जबकि आज तक विकसित अधिकांश मैग्नेटोइलेक्ट्रिक मल्टीफ़ाइरिक्स में पारंपरिक संक्रमण-धातु डी-इलेक्ट्रॉन चुंबकत्व और फेरोइलेक्ट्रिकिटी के लिए एक उपन्यास तंत्र है, एक पारंपरिक फेरोइलेक्ट्रिक में एक अलग प्रकार के चुंबकत्व को पेश करना भी संभव है। सबसे स्पष्ट मार्ग ए साइट पर एफ इलेक्ट्रॉनों के आंशिक रूप से भरे हुए खोल के साथ एक दुर्लभ-पृथ्वी आयन का उपयोग करना है। एक उदाहरण यूटीओ है₃ जो, जबकि परिवेशी परिस्थितियों में फेरोइलेक्ट्रिक नहीं है, थोड़ा सा दबाव डालने पर ऐसा हो जाता है,^[29] या जब इसके जाली स्थिरांक का विस्तार किया जाता है, उदाहरण के लिए ए साइट पर कुछ बेरियम को प्रतिस्थापित करके।^[30]

सम्मिश्र

कमरे के तापमान पर उनके बीच बड़े चुंबकीयकरण और ध्रुवीकरण और मजबूत युग्मन के साथ अच्छे एकल-चरण मल्टीफ़ाइरिक्स विकसित करना एक चुनौती बनी हुई है। इसलिए, FeRh जैसे चुंबकीय पदार्थों के संयोजन वाले कंपोजिट^[31] पीएमएन-पीटी जैसे फेरोइलेक्ट्रिक सामग्रियों के साथ, बहुलौहता प्राप्त करने के लिए एक आकर्षक और स्थापित मार्ग है। कुछ उदाहरणों में पीजोइलेक्ट्रिक पीएमएन-पीटी सबस्ट्रेट्स और मेटग्लास/पीवीडीएफ/मेटग्लास ट्रिलेयर संरचनाओं पर चुंबकीय पतली फिल्में शामिल हैं।^[32] हाल ही में फेरोइलेक्ट्रिक और एंटीफेरोमैग्नेटिक LuFeO की अलग-अलग परतों से मिलकर एक परमाणु-पैमाने के मल्टीफ़ाइरोइक कम्पोजिट की एक दिलचस्प परत-दर-परत वृद्धि का प्रदर्शन किया गया है।₃ फेरिमैग्नेटिक लेकिन गैर-ध्रुवीय LuFe के साथ वैकल्पिक₂O₄ एक सुपरलैटिस में।^[33] एक नया आशाजनक दृष्टिकोण कोर-शेल प्रकार के सिरेमिक हैं जहां संश्लेषण के दौरान एक मैग्नेटोइलेक्ट्रिक कम्पोजिट इन-सीटू बनता है। सिस्टम में (BiFe_0.9सह_0.1O₃)_0.4-(के साथ_1/2K_1/2TiO₃)_0.6 (बीएफसी-बीकेटी) चुंबकीय क्षेत्र के तहत Piezoresponse बल माइक्रोस्कोपी का उपयोग करके सूक्ष्म पैमाने पर बहुत मजबूत एमई युग्मन देखा गया है। इसके अलावा, एमएफएम का उपयोग करके विद्युत क्षेत्र के माध्यम से चुंबकत्व को बदलना देखा गया है।^[34] यहाँ, ME सक्रिय कोर-शेल अनाज में चुंबकीय CoFe होता है₂O₄ (CFO) कोर और एक (ViDeO₃)_0.6-(के साथ_1/2K_1/2TiO₃)_0.4 (बीएफओ-बीकेटी) शेल जहां कोर और शेल में एपिटैक्सियल जाली संरचना होती है।^[35] मजबूत ME कपलिंग का तंत्र कोर-शेल इंटरफ़ेस में CFO और BFO के बीच चुंबकीय विनिमय संपर्क के माध्यम से होता है, जिसके परिणामस्वरूप BF-BKT चरण के 670 K का असाधारण उच्च नील-तापमान होता है।

अन्य

टाइप-I मल्टीफ़ाइरिक्स में कमरे के तापमान पर बड़े मैग्नेटोइलेक्ट्रिक कपलिंग की रिपोर्टें आई हैं जैसे कि पतला चुंबकीय पेरोसाइट (PbZr)_0.53का_0.47O₃)_0.6- (पीबीएफई_1/2का सामना करना पड़_1/2O₃)_0.4 (PZTFT) कुछ ऑरिविलियस चरणों में। यहां, अन्य तकनीकों के बीच चुंबकीय क्षेत्र के तहत पीजोरेस्पॉन्स फोर्स माइक्रोस्कोपी का उपयोग करके सूक्ष्म पैमाने पर मजबूत एमई युग्मन देखा गया है।^[36]^[37] ऑर्गेनिक-इनऑर्गेनिक हाइब्रिड मल्टीफ़ाइरिक्स को मेटल-फ़ॉर्मेट पेरोसाइट्स के परिवार में रिपोर्ट किया गया है,^[38] साथ ही आणविक बहुपरत जैसे [(सीएच₃)₂राष्ट्रीय राजमार्ग₂][नी (एचसीओओ)₃], आदेश मापदंडों के बीच लोचदार तनाव-मध्यस्थता युग्मन के साथ।^[39]

वर्गीकरण

टाइप-I और टाइप-II मल्टीफ़ाइरिक्स

डी. खोम्स्की द्वारा 2009 में तथाकथित टाइप-I और टाइप-II मल्टीफ़ाइरिक्स में मल्टीफ़ायरिक्स के लिए एक सहायक वर्गीकरण योजना पेश की गई थी।^[40] खोम्स्की ने सामग्री के लिए टाइप-I मल्टीफ़ाइरोइक शब्द का सुझाव दिया जिसमें फेरोइलेक्ट्रिकिटी और चुंबकत्व अलग-अलग तापमान पर होते हैं और विभिन्न तंत्रों से उत्पन्न होते हैं। आमतौर पर संरचनात्मक विकृति जो फेरोइलेक्ट्रिसिटी को जन्म देती है, उच्च तापमान पर होती है, और चुंबकीय क्रम, जो आमतौर पर एंटीफेरोमैग्नेटिक होता है, कम तापमान पर सेट होता है। प्रोटोटाइपिकल उदाहरण बिस्मुथ फेराइट | BiFeO है₃(टी_C= 1100 के, टी_N= 643 K), द्वि के स्टीरियोकेमिकली सक्रिय लोन जोड़ी द्वारा संचालित फेरोइलेक्ट्रिकिटी के साथ³⁺ आयन और सामान्य सुपरएक्सचेंज तंत्र के कारण चुंबकीय क्रम। वाईएमएनओ₃^[41] (टी_C=914 के, टी_N=76 के) भी टाइप-आई है, हालांकि इसकी फेरोइलेक्ट्रिकिटी तथाकथित अनुचित है, जिसका अर्थ है कि यह एक अन्य (प्राथमिक) संरचनात्मक विरूपण से उत्पन्न होने वाला एक माध्यमिक प्रभाव है। चुंबकत्व और फेरोइलेक्ट्रिकिटी के स्वतंत्र उद्भव का अर्थ है कि दो गुणों के डोमेन एक दूसरे से स्वतंत्र रूप से मौजूद हो सकते हैं। अधिकांश टाइप-I मल्टीफ़ाइरिक्स एक रेखीय मैग्नेटोइलेक्ट्रिक प्रतिक्रिया दिखाते हैं, साथ ही चुंबकीय चरण संक्रमण पर ढांकता हुआ संवेदनशीलता में परिवर्तन भी दिखाते हैं।

शब्द प्रकार-द्वितीय बहुपरत सामग्री के लिए उपयोग किया जाता है जिसमें चुंबकीय क्रम उलटा समरूपता को तोड़ता है और सीधे फेरोइलेक्ट्रिसिटी का कारण बनता है। इस मामले में दो घटनाओं के लिए ऑर्डरिंग तापमान समान हैं। प्रोटोटाइपिक उदाहरण TbMnO है₃,^[42] जिसमें एक गैर-सेंट्रोसिमेट्रिक चुंबकीय सर्पिल फेरोइलेक्ट्रिक ध्रुवीकरण के साथ 28 K पर सेट होता है। चूंकि एक ही संक्रमण दोनों प्रभावों का कारण बनता है, वे निर्माण द्वारा दृढ़ता से युग्मित होते हैं। फेरोइलेक्ट्रिक ध्रुवीकरण आमतौर पर टाइप-I मल्टीफ़ाइरिक्स की तुलना में छोटे परिमाण के आदेश होते हैं, आमतौर पर 10 के क्रम के^{−2</सुप> μC/सेमी^{2</उप>।^[40]Mott इंसुलेटिंग चार्ज-ट्रांसफर सॉल्ट में विपरीत प्रभाव भी बताया गया है -(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)
₂]Cl.^[43] यहां, एक ध्रुवीय फेरोइलेक्ट्रिक केस में चार्ज-ऑर्डरिंग संक्रमण एक चुंबकीय ऑर्डरिंग को चलाता है, फिर से फेरोइलेक्ट्रिक और इस मामले में एंटीफेरोमैग्नेटिक, ऑर्डर के बीच एक अंतरंग युग्मन देता है।}}

समरूपता और युग्मन

एक लौह क्रम का गठन हमेशा एक समरूपता के टूटने से जुड़ा होता है। उदाहरण के लिए, स्थानिक व्युत्क्रमण की समरूपता तब टूट जाती है जब फेरोइलेक्ट्रिक्स अपना विद्युत द्विध्रुव आघूर्ण विकसित कर लेते हैं, और जब फेरोमैग्नेट चुंबकीय हो जाते हैं तो समय उत्क्रमण टूट जाता है। समरूपता तोड़ने को इन दो उदाहरणों में एक आदेश पैरामीटर, ध्रुवीकरण पी और चुंबकीयकरण एम द्वारा वर्णित किया जा सकता है, और कई समतुल्य जमीनी राज्यों की ओर जाता है जो उपयुक्त संयुग्म क्षेत्र द्वारा चुना जा सकता है; क्रमशः फेरोइलेक्ट्रिक्स या फेरोमैग्नेट के लिए विद्युत या चुंबकीय। यह उदाहरण के लिए चुंबकीय डेटा भंडारण में चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग करके चुंबकीय बिट्स के परिचित स्विचिंग की ओर जाता है।

फेरिक्स को अक्सर समता (भौतिकी) और टी-समरूपता (तालिका देखें) के तहत उनके आदेश मापदंडों के व्यवहार की विशेषता होती है। अंतरिक्ष व्युत्क्रम का संचालन चुंबकीयकरण को अपरिवर्तनीय छोड़ते समय ध्रुवीकरण की दिशा को उलट देता है (इसलिए ध्रुवीकरण की घटना अंतरिक्ष-उलटा एंटीसिमेट्रिक है)। नतीजतन, गैर-ध्रुवीय फेरोमैग्नेट्स और फेरोइलास्टिक्स अंतरिक्ष व्युत्क्रम के तहत अपरिवर्तनीय हैं जबकि ध्रुवीय फेरोइलेक्ट्रिक्स नहीं हैं। दूसरी ओर, टाइम रिवर्सल का संचालन, एम के चिह्न को बदलता है (जो इसलिए समय-उलट एंटीसिमेट्रिक है), जबकि पी का चिन्ह अपरिवर्तित रहता है। इसलिए, गैर-चुंबकीय फेरोइलास्टिक्स और फेरोइलेक्ट्रिक्स टाइम रिवर्सल के तहत अपरिवर्तनीय हैं जबकि फेरोमैग्नेट नहीं हैं।

	Space-inversion symmetric	Space-inversion antisymmetric
Time-reversal symmetric	Ferroelastic	Ferroelectric
Time-reversal antisymmetric	Ferromagnetic	Magnetoelectric multiferroic

मैग्नेटोइलेक्ट्रिक मल्टीफ़ायरिक्स स्पेस-इनवर्जन और टाइम-रिवर्सल एंटी-सिमेट्रिक दोनों हैं क्योंकि वे फेरोमैग्नेटिक और फेरोइलेक्ट्रिक दोनों हैं।

मल्टीफ़ायरिक्स में समरूपता टूटने का संयोजन ऑर्डर पैरामीटर के बीच युग्मन का कारण बन सकता है, ताकि एक फेरोइक संपत्ति को दूसरे के संयुग्म क्षेत्र के साथ जोड़-तोड़ किया जा सके। फेरोइलास्टिक फेरोइलेक्ट्रिक्स, उदाहरण के लिए, पीजोइलेक्ट्रिकिटी हैं, जिसका अर्थ है कि एक विद्युत क्षेत्र एक आकार परिवर्तन का कारण बन सकता है या एक दबाव एक वोल्टेज को प्रेरित कर सकता है, और फेरोइलास्टिक फेरोमैग्नेट्स अनुरूप पीज़ोमैग्नेटिज़्म व्यवहार दिखाते हैं। संभावित प्रौद्योगिकियों के लिए विशेष रूप से अपील करना मैग्नेटोइलेक्ट्रिक मल्टीफ़ायरिक्स में एक विद्युत क्षेत्र के साथ चुंबकत्व का नियंत्रण है, क्योंकि विद्युत क्षेत्रों में उनके चुंबकीय समकक्षों की तुलना में कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

अनुप्रयोग

चुंबकत्व का विद्युत-क्षेत्र नियंत्रण

मल्टीफ़ाइरिक्स के अन्वेषण के लिए मुख्य तकनीकी चालक उनके मैग्नेटो इलेक्ट्रिक कपलिंग के माध्यम से विद्युत क्षेत्रों का उपयोग करके चुंबकत्व को नियंत्रित करने की उनकी क्षमता रही है। इस तरह की क्षमता तकनीकी रूप से परिवर्तनकारी हो सकती है, क्योंकि विद्युत क्षेत्रों का उत्पादन चुंबकीय क्षेत्र (जो बदले में विद्युत धाराओं की आवश्यकता होती है) के उत्पादन की तुलना में बहुत कम ऊर्जा गहन है जो मौजूदा चुंबकत्व-आधारित प्रौद्योगिकियों में उपयोग किया जाता है। एक विद्युत क्षेत्र का उपयोग करके चुंबकत्व के उन्मुखीकरण को नियंत्रित करने में सफलता मिली है, उदाहरण के लिए पारंपरिक फेरोमैग्नेटिक धातुओं और मल्टीफ़ाइरोइक BiFeO की हेटरोस्ट्रक्चर में।₃,^[44] साथ ही चुंबकीय स्थिति को नियंत्रित करने में, उदाहरण के लिए FeRh में एंटीफेरोमैग्नेटिक से फेरोमैग्नेटिक तक।^[45] मल्टीफ़ाइरोइक पतली फिल्मों में, मैग्नेटोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के विकास के लिए युग्मित चुंबकीय और फेरोइलेक्ट्रिक ऑर्डर मापदंडों का फायदा उठाया जा सकता है। इनमें टनल मैग्नेटोरेसिस्टेंस (टीएमआर) सेंसर और इलेक्ट्रिक फील्ड ट्यून करने योग्य कार्यों के साथ स्पिन वाल्व जैसे उपन्यास spintronic डिवाइस शामिल हैं। एक विशिष्ट टीएमआर डिवाइस में फेरोमैग्नेटिक सामग्रियों की दो परतें होती हैं जिन्हें मल्टीफेरोइक थिन फिल्म से बने एक पतले टनल बैरियर (~2 एनएम) से अलग किया जाता है।^[46] ऐसे डिवाइस में, बैरियर के पार स्पिन ट्रांसपोर्ट को विद्युत रूप से ट्यून किया जा सकता है। एक अन्य विन्यास में, एक बहुपरत परत का उपयोग एक्सचेंज बायस पिनिंग परत के रूप में किया जा सकता है। यदि मल्टीफ़ाइरोइक पिनिंग लेयर में एंटीफेरोमैग्नेटिक स्पिन ओरिएंटेशन को विद्युत रूप से ट्यून किया जा सकता है, तो डिवाइस के मैग्नेटोरेसिस्टेंस को लागू विद्युत क्षेत्र द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है।^[47] कोई भी कई स्टेट मेमोरी तत्वों का पता लगा सकता है, जहां डेटा को विद्युत और चुंबकीय ध्रुवीकरण दोनों में संग्रहीत किया जाता है।

रेडियो और उच्च-आवृत्ति डिवाइस

उच्च-संवेदनशीलता एसी चुंबकीय क्षेत्र सेंसर और फिल्टर, ऑसिलेटर और फेज शिफ्टर्स (जिसमें फेरी-, फेरो- या एंटीफेरो-चुंबकीय अनुनाद को चुंबकीय के बजाय विद्युत रूप से ट्यून किया जाता है) जैसे उच्च-संवेदनशीलता एसी चुंबकीय क्षेत्र सेंसर और विद्युत ट्यून करने योग्य माइक्रोवेव उपकरणों के लिए थोक रूप में बहुलौह समग्र संरचनाओं का पता लगाया जाता है। .^[48]

भौतिकी के अन्य क्षेत्रों में क्रॉस-ओवर अनुप्रयोग

ब्रह्माण्ड विज्ञान और कण भौतिकी में मूलभूत प्रश्नों को हल करने के लिए मल्टीफ़ायरिक्स का उपयोग किया गया है।^[49] पहले में, तथ्य यह है कि एक व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉन एक आदर्श बहुपरत है, समरूपता द्वारा अपने चुंबकीय द्विध्रुवीय क्षण के समान अक्ष को अपनाने के लिए आवश्यक किसी भी विद्युत द्विध्रुवीय क्षण के साथ, इलेक्ट्रॉन के विद्युत द्विध्रुवीय क्षण की खोज के लिए शोषण किया गया है। डिज़ाइन किए गए मल्टीफ़ेरोइक सामग्री का उपयोग करना (Eu,Ba)TiO₃, एक लागू विद्युत क्षेत्र में फेरोइलेक्ट्रिक ध्रुवीकरण के स्विचिंग पर शुद्ध चुंबकीय क्षण में परिवर्तन की निगरानी की गई, जिससे इलेक्ट्रॉन विद्युत द्विध्रुव क्षण के संभावित मूल्य पर एक ऊपरी सीमा निकाली जा सके।^[50] यह मात्रा महत्वपूर्ण है क्योंकि यह ब्रह्मांड में टाइम-रिवर्सल (और इसलिए सीपी) समरूपता की मात्रा को दर्शाती है, जो प्राथमिक कण भौतिकी के सिद्धांतों पर गंभीर प्रतिबंध लगाती है। एक दूसरे उदाहरण में, हेक्सागोनल मैंगनीज में असामान्य अनुचित ज्यामितीय फेरोइलेक्ट्रिक चरण संक्रमण को प्रस्तावित प्रारंभिक ब्रह्मांड चरण संक्रमणों के साथ समरूपता विशेषताओं को दिखाया गया है।^[51] नतीजतन, प्रारंभिक ब्रह्मांड भौतिकी के विभिन्न पहलुओं का परीक्षण करने के लिए प्रयोगशाला में प्रयोगों को चलाने के लिए हेक्सागोनल मैंगनीज का उपयोग किया जा सकता है।^[52] विशेष रूप से, कॉस्मिक-स्ट्रिंग गठन के लिए एक प्रस्तावित तंत्र को सत्यापित किया गया है,^[52]और कॉस्मिक स्ट्रिंग इवोल्यूशन के पहलुओं को उनके मल्टीफ़ेरोइक डोमेन इंटरसेक्शन एनालॉग्स के अवलोकन के माध्यम से खोजा जा रहा है।

मैग्नेटोइलेक्ट्रिकिटी से परे अनुप्रयोग

पिछले कुछ वर्षों में कई अन्य अनपेक्षित अनुप्रयोगों की पहचान की गई है, ज्यादातर बहुलौह बिस्मथ फेराइट में, जो सीधे युग्मित चुंबकत्व और फेरोइलेक्ट्रिकिटी से संबंधित प्रतीत नहीं होते हैं। इनमें एक फोटोवोल्टिक प्रभाव शामिल है,^[53] प्रकाश उत्प्रेरण,^[54] और गैस संवेदन व्यवहार।^[55] यह संभावना है कि संक्रमण-धातु डी राज्यों के आंशिक रूप से बने छोटे बैंड गैप के साथ फेरोइलेक्ट्रिक ध्रुवीकरण का संयोजन इन अनुकूल गुणों के लिए जिम्मेदार है।

सोलर सेल में उपयुक्त बैंड गैप संरचना वाली मल्टीफेरोइक फिल्म विकसित की गई, जिसके परिणामस्वरूप कुशल फेरोइलेक्ट्रिक ध्रुवीकरण संचालित वाहक पृथक्करण और ओवरबैंड स्पेसिंग जनरेशन फोटो-वोल्टेज के कारण उच्च ऊर्जा रूपांतरण दक्षता प्राप्त हुई। विभिन्न फिल्मों पर शोध किया गया है, और Bi2FeCrO6 के लिए कटियन ऑर्डर इंजीनियरिंग द्वारा डबल पेरोसाइट मल्टीलेयर ऑक्साइड के बैंड गैप को प्रभावी ढंग से समायोजित करने के लिए एक नया दृष्टिकोण भी है।^[56]

डायनेमिक्स

डायनेमिकल मल्टीफेरोसिटी

हाल ही में यह इंगित किया गया था कि, जिस तरह विद्युत ध्रुवीकरण स्थानिक रूप से अलग-अलग चुंबकीय क्रम से उत्पन्न किया जा सकता है, अस्थायी रूप से अलग-अलग ध्रुवीकरण द्वारा चुंबकत्व उत्पन्न किया जा सकता है। परिणामी घटना को डायनेमिकल मल्टीफेरोसिटी कहा जाता था।^[57] चुंबकीयकरण, $\mathbf {M}$ द्वारा दिया गया है

$\mathbf {M} \sim \mathbf {P} \times {\frac {\partial \mathbf {P} }{\partial t}}$ कहाँ $\mathbf {P}$ ध्रुवीकरण है और $\times$ वेक्टर उत्पाद को इंगित करता है। डायनेमिक मल्टीफेरोसिटी औपचारिकता निम्नलिखित विविध श्रेणी की घटनाओं को रेखांकित करती है:^[57]

फोनन Zeeman प्रभाव, जिसमें विपरीत गोलाकार ध्रुवीकरण के फ़ोनों में चुंबकीय क्षेत्र में अलग-अलग ऊर्जा होती है। यह घटना प्रयोगात्मक सत्यापन की प्रतीक्षा कर रही है।
ऑप्टिकल चालित फोनन द्वारा गुंजयमान मैगनॉन उत्तेजना।^[58]
ज़ाइलोशिन्स्की-मोरिया-प्रकार के इलेक्ट्रोमैग्नन्स।^[59]
उलटा फैराडे प्रभाव।^[60]
क्वांटम क्रिटिकलिटी के विदेशी जायके।^[61]

गतिशील प्रक्रियाएं

बहुलौह प्रणालियों में गतिशीलता का अध्ययन विशेष रूप से बाहरी लागू क्षेत्रों के तहत, विभिन्न फेरोइक आदेशों के बीच युग्मन के समय के विकास को समझने से संबंधित है। इस क्षेत्र में वर्तमान अनुसंधान गतिकी की युग्मित प्रकृति पर निर्भर नए प्रकार के अनुप्रयोगों के वादे और प्राथमिक एमएफ उत्तेजनाओं की मौलिक समझ के केंद्र में पड़ी नई भौतिकी की खोज दोनों से प्रेरित है। एमएफ डायनेमिक्स के अध्ययनों की बढ़ती संख्या मैग्नेटोइलेक्ट्रिक मल्टीफ़ायरिक्स में इलेक्ट्रिक और मैग्नेटिक ऑर्डर मापदंडों के बीच युग्मन से संबंधित है। सामग्री के इस वर्ग में, प्रमुख अनुसंधान गतिशील मैग्नेटोइलेक्ट्रिक युग्मन की मौलिक सीमाओं (जैसे आंतरिक युग्मन वेग, युग्मन शक्ति, सामग्री संश्लेषण) की सैद्धांतिक और प्रयोगात्मक दोनों तरह से खोज कर रहा है और इन दोनों को किस प्रकार पहुँचा जा सकता है और इसके विकास के लिए उपयोग किया जा सकता है। नई तकनीकें।

मैग्नेटोइलेक्ट्रिक कपलिंग पर आधारित प्रस्तावित तकनीकों के केंद्र में स्विचिंग प्रक्रियाएं हैं, जो विद्युत क्षेत्र के साथ सामग्री के मैक्रोस्कोपिक चुंबकीय गुणों के हेरफेर का वर्णन करती हैं और इसके विपरीत। इन प्रक्रियाओं के अधिकांश भौतिकी को डोमेन और डोमेन दीवारों की गतिशीलता द्वारा वर्णित किया गया है। वर्तमान अनुसंधान का एक महत्वपूर्ण लक्ष्य स्विचिंग समय को कम करना है, एक सेकंड (अर्ध-स्थैतिक शासन) के अंशों से, नैनोसेकंड रेंज की ओर और तेजी से, बाद वाला आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए आवश्यक विशिष्ट समय का पैमाना है, जैसे कि अगली पीढ़ी की मेमोरी उपकरण।

पिकोसेकंड, फेमटोसेकंड, और यहां तक कि एटोसेकंड स्केल पर काम करने वाली अल्ट्राफास्ट प्रक्रियाएं दोनों ही आधुनिक विज्ञान की अग्रिम पंक्ति में ऑप्टिकल विधियों द्वारा संचालित और अध्ययन की जाती हैं। इन कम समय के पैमाने पर टिप्पणियों को रेखांकित करने वाली भौतिकी गैर-संतुलन गतिकी द्वारा नियंत्रित होती है, और आमतौर पर गुंजयमान प्रक्रियाओं का उपयोग करती है। अल्ट्राफास्ट प्रक्रियाओं का एक प्रदर्शन 40 fs 800 एनएम लेजर पल्स द्वारा उत्तेजना के तहत CuO में कोलीनियर एंटीफेरोमैग्नेटिक स्टेट से सर्पिल एंटीफेरोमैग्नेटिक स्टेट में स्विच करना है।^[62] एक दूसरा उदाहरण एंटीफेरोमैग्नेटिक NiO पर THz विकिरण के साथ स्पिन तरंगों के प्रत्यक्ष नियंत्रण की संभावना को दर्शाता है।^[63] ये आशाजनक प्रदर्शन हैं कि कैसे मैग्नेटोइलेक्ट्रिक डायनेमिक्स के मिश्रित चरित्र द्वारा मध्यस्थता वाले मल्टीफ़ायरिक्स में विद्युत और चुंबकीय गुणों के स्विचिंग से अल्ट्राफास्ट डेटा प्रोसेसिंग, संचार और क्वांटम कंप्यूटिंग डिवाइस हो सकते हैं।

एमएफ डायनेमिक्स में वर्तमान शोध का उद्देश्य विभिन्न खुले प्रश्नों को संबोधित करना है; अल्ट्रा-हाई स्पीड डोमेन स्विचिंग का व्यावहारिक अहसास और प्रदर्शन, ट्यून करने योग्य गतिशीलता के आधार पर और नए अनुप्रयोगों का विकास, उदा। ढांकता हुआ गुणों की आवृत्ति निर्भरता, उत्तेजनाओं के मिश्रित चरित्र की मौलिक समझ (उदाहरण के लिए एमई मामले में, मिश्रित फोनन-मैग्नन मोड - 'इलेक्ट्रोमैग्नन्स'), और एमएफ युग्मन से जुड़े नए भौतिकी की संभावित खोज।

डोमेन और डोमेन वॉल

एक फेरोइलेक्ट्रिक फेरोमैग्नेटिक सामग्री के चार संभावित डोमेन राज्यों की योजनाबद्ध तस्वीर जिसमें दोनों ध्रुवीकरण (आवेशों द्वारा इंगित विद्युत द्विध्रुवीय) और चुंबकीयकरण (लाल तीर) में दो विपरीत झुकाव हैं। डोमेन को विभिन्न प्रकार की डोमेन वॉल द्वारा अलग किया जाता है, जिन्हें ऑर्डर पैरामीटर द्वारा वर्गीकृत किया जाता है जो वॉल पर बदलते हैं।

किसी भी लौह सामग्री की तरह, एक बहुपरत प्रणाली को डोमेन में खंडित किया जाता है। एक चुंबकीय डोमेन एक स्थानिक रूप से विस्तारित क्षेत्र है जिसके क्रम मापदंडों की एक निरंतर दिशा और चरण है। पड़ोसी डोमेन संक्रमण क्षेत्रों द्वारा अलग किए जाते हैं जिन्हें डोमेन वॉल कहा जाता है।

मल्टीफेरोइक डोमेन के गुण

एकल फेरोइक क्रम वाली सामग्रियों के विपरीत, मल्टीफ़ाइरोइक्स में डोमेन में अतिरिक्त गुण और कार्यात्मकताएँ होती हैं। उदाहरण के लिए, उन्हें कम से कम दो ऑर्डर पैरामीटर की असेंबली द्वारा विशेषता दी जाती है।^[64] ऑर्डर पैरामीटर स्वतंत्र हो सकते हैं (टाइप- I मल्टीफ़ाइरोइक के लिए सामान्य लेकिन अनिवार्य नहीं) या युग्मित (टाइप- II मल्टीफ़ेरोइक के लिए अनिवार्य)।

कई उत्कृष्ट गुण जो एकल फेरोइक ऑर्डर वाली सामग्री से मल्टीफ़ायरिक्स में डोमेन को अलग करते हैं, ऑर्डर पैरामीटर के बीच युग्मन के परिणाम हैं।

कपलिंग डोमेन के वितरण और/या टोपोलॉजी के साथ पैटर्न का कारण बन सकता है जो मल्टीफ़ाइरिक्स के लिए विशिष्ट है।
ऑर्डर-पैरामीटर युग्मन आमतौर पर एक डोमेन में सजातीय होता है, यानी, ढाल प्रभाव नगण्य होते हैं।
कुछ मामलों में एक डोमेन पैटर्न के लिए ऑर्डर पैरामीटर का औसत शुद्ध मूल्य किसी व्यक्तिगत डोमेन के ऑर्डर पैरामीटर के मूल्य की तुलना में युग्मन के लिए अधिक प्रासंगिक होता है।^[65]

इन मुद्दों से उपन्यास कार्यात्मकताएं पैदा होती हैं जो इन सामग्रियों में वर्तमान रुचि की व्याख्या करती हैं।

मल्टीफ़ाइरोइक डोमेन दीवारों के गुण

डोमेन दीवारें संक्रमण के स्थानिक रूप से विस्तारित क्षेत्र हैं जो ऑर्डर पैरामीटर के एक डोमेन से दूसरे डोमेन में स्थानांतरण की मध्यस्थता करते हैं। डोमेन की तुलना में डोमेन की दीवारें सजातीय नहीं हैं और उनमें कम समरूपता हो सकती है। यह एक बहुपरत के गुणों और उसके आदेश मापदंडों के युग्मन को संशोधित कर सकता है। मल्टीफ़ाइरोइक डोमेन दीवारें विशेष स्थिर प्रदर्शित कर सकती हैं^[66] और गतिशील^[67] गुण।

स्थैतिक गुण स्थिर दीवारों को संदर्भित करते हैं। वे से परिणाम कर सकते हैं

कम आयाम
दीवार की परिमित चौड़ाई
दीवार की अलग समरूपता
दीवारों के भीतर अंतर्निहित रासायनिक, इलेक्ट्रॉनिक, या ऑर्डर-पैरामीटर असमानता और परिणामी ढाल प्रभाव।^[68]

संश्लेषण

बहुलौह गुण विभिन्न प्रकार की सामग्रियों में दिखाई दे सकते हैं। इसलिए, कई पारंपरिक सामग्री निर्माण मार्गों का उपयोग किया जाता है, जिसमें सॉलिड-स्टेट केमिस्ट्री शामिल है,^[69] हाइड्रोथर्मल संश्लेषण , SOL-जेल | सोल-जेल प्रोसेसिंग, निर्वात जमाव और फ्लोटिंग ज़ोन क्रिस्टल ग्रोथ

कुछ प्रकार के मल्टीफायरिक्स के लिए अधिक विशिष्ट प्रसंस्करण तकनीकों की आवश्यकता होती है, जैसे

वैक्यूम आधारित डिपोजिशन (उदाहरण के लिए: आणविक किरण एपिटॉक्सी , स्पंदित लेजर डिपोजिशन) पतली फिल्म डिपोजिशन के लिए कुछ फायदों का फायदा उठाने के लिए जो 2-डायमेंशनल लेयर्ड स्ट्रक्चर के साथ आ सकते हैं जैसे: स्ट्रेन मेडिएटेड मल्टीफेरिक्स, हेटरोस्ट्रक्चर, अनिसोट्रॉपी।
मेटास्टेबल या अत्यधिक विकृत संरचनाओं को स्थिर करने के लिए उच्च दबाव ठोस अवस्था संश्लेषण, या बिस्मथ की उच्च अस्थिरता के कारण द्वि-आधारित मल्टीफ़ायरिक्स के मामले में।

सामग्री की सूची

तिथि करने के लिए पहचानी जाने वाली अधिकांश बहुपरत सामग्री संक्रमण-धातु ऑक्साइड हैं, जो ऑक्सीजन के साथ (आमतौर पर 3 डी) संक्रमण धातुओं से बने यौगिक होते हैं और अक्सर एक अतिरिक्त मुख्य-समूह कटियन होते हैं। संक्रमण-धातु ऑक्साइड कुछ कारणों से मल्टीफ़ायरिक्स की पहचान करने के लिए सामग्री का एक अनुकूल वर्ग है:

संक्रमण धातु पर स्थानीयकृत 3डी इलेक्ट्रॉन आमतौर पर चुंबकीय होते हैं यदि वे आंशिक रूप से इलेक्ट्रॉनों से भरे होते हैं।
ऑक्सीजन आवर्त सारणी में एक मधुर स्थान पर है क्योंकि यह संक्रमण धातुओं के साथ जो बंधन बनाता है वह न तो बहुत आयनिक होता है (जैसे इसके पड़ोसी फ्लोरीन, एफ) या बहुत सहसंयोजक (इसके पड़ोसी नाइट्रोजन, एन की तरह)। नतीजतन, संक्रमण धातुओं के साथ इसके बंधन ध्रुवीकरण योग्य होते हैं, जो फेरोइलेक्ट्रिकिटी के लिए अनुकूल है।
संक्रमण धातु और ऑक्सीजन पृथ्वी प्रचुर मात्रा में, गैर विषैले, स्थिर और पर्यावरण के अनुकूल होते हैं।

कई मल्टीफायरिक्स में पेरोसाइट (संरचना) संरचना होती है। यह आंशिक रूप से ऐतिहासिक है – अधिकांश अच्छी तरह से अध्ययन किए गए फेरोइलेक्ट्रिक्स पेरोव्स्काइट्स हैं – और आंशिक रूप से संरचना की उच्च रासायनिक बहुमुखी प्रतिभा के कारण।

नीचे उनके फेरोइलेक्ट्रिक और चुंबकीय ऑर्डरिंग तापमान के साथ कुछ सबसे अच्छी तरह से अध्ययन किए गए मल्टीफ़ायरिक्स की सूची दी गई है। जब कोई सामग्री एक से अधिक फेरोइलेक्ट्रिक या चुंबकीय चरण संक्रमण दिखाती है, तो बहुपरत व्यवहार के लिए सबसे अधिक प्रासंगिक दिया जाता है।

critical temperature
Material	Ferroelectric T_C [K]	magnetic T_N or T_C [K]	Type of ferroelectricity
BiFeO₃	1100	653	lone pair
h-YMnO₃	920^[70]^[71]	80	geometric (improper)
BaNiF₄			geometric (proper)
PbVO₃			lone pair
BiMnO₃			lone pair
LuFe₂O₄			charge ordered
HoMn₂O₅	39^[72]		magnetically driven
h-HoMnO₃	873^[71]	76	geometric (improper)
h-ScMnO₃		129^[71]	geometric (improper)
h-ErMnO₃	833^[71]	80	geometric (improper)
h-TmMnO₃	>573^[71]	86	geometric (improper)
h-YbMnO₃	993^[71]	87	geometric (improper)
h-LuMnO₃	>750^[71]	96	geometric (improper)
K₂SeO₄			geometric
Cs₂CdI₄			geometric
TbMnO₃	27	42^[73]	magnetically driven
Ni₃V₂O₈	6.5^[74]
MnWO₄	13.5^[75]		magnetically driven
CuO	230^[76]	230	magnetically driven
ZnCr₂Se₄	110^[77]	20
LiCu₂O₂	^[78]
Ni₃B₇O₁₃I	^[79]

यह भी देखें

संघनित पदार्थ भौतिकी में * टॉरॉयडल पल # फेरोटोरॉयडिसिटी

==Multiferroics== पर समीक्षाएं

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मल्टीफ़ायरिक्स पर वार्ता और वृत्तचित्र

फ्रांस 24 डॉक्यूमेंट्री निकोला स्पाल्डिन: मल्टीफ़ाइरिक्स के पीछे अग्रणी (12 मिनट) https://www.youtube.com/watch?v=bfVKtIcl2Nk&t=10s

यू मिशिगन में आर रमेश द्वारा चुंबकत्व का संगोष्ठी विद्युत क्षेत्र नियंत्रण (1 घंटा) https://www.youtube.com/watch?v=dTpr9CEYP6M

ETH ज्यूरिख में मल्टीफ़ायरिक्स के लिए मैक्स रोस्लर पुरस्कार (5 मिनट): https://www.youtube.com/watch?v=Nq0j6xrNcLk

ICTP संगोष्ठी सामग्री से ब्रह्माण्ड विज्ञान तक; निकोला स्पाल्डिन द्वारा माइक्रोस्कोप के तहत प्रारंभिक ब्रह्मांड का अध्ययन (1 घंटा) https://www.youtube.com/watch?v=CYHB0BZQU-U

त्सुयोशी किमुरा का मुलिटफेरिक्स (4 मिनट) का उपयोग करके अत्यधिक कार्यात्मक उपकरणों की ओर शोध: https://www.youtube.com/watch?v=_KfySbeVO4M

योशी तोकुरा (45 मिनट) द्वारा सामग्री में बिजली और चुंबकत्व के बीच मजबूत संबंध: https://www.youtube.com/watch?v=i6tcSXbEELE

अगले भौतिक युग के लिए दीवार को तोड़ना, गिरती दीवारें, बर्लिन (15 मिनट): https://www.youtube.com/watch?v=pirXBfwni-w

संदर्भ

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