Un equipo de la Universidad Federal Báltica Immanuel Kant (BFU) junto con un grupo científico internacional ha estudiado una correlación entre la estructura de materiales cerámicos basados ​​en ferrita de bismuto (BiFeO3) y sus propiedades magnéticas. En su trabajo, los científicos determinaron los factores que afectan la evolución estructural de los materiales y los cambios en su comportamiento magnético. El trabajo ayudará a crear nuevos materiales cerámicos con propiedades determinadas. El artículo fue publicado en Revista de física y química de sólidos .

La estructura de la ferrita de bismuto es similar a la de la perovskita, un mineral a base de calcio y titanio, pero también contiene átomos de oxígeno. Los superconductores de alta temperatura bien conocidos (es decir, materiales capaces de conducir la corriente sin resistencia a ciertas temperaturas) tienen la misma estructura. Muchos materiales con rejillas de cristal de tipo perovskita se utilizan como procesadores de energía solar.

Cuando se agregan iones de diferentes elementos a la fuente de ferrita de bismuto, conduce a cambios en su red cristalina y, por tanto, en sus propiedades físicas. Los físicos de BFU agregaron iones de metales (calcio, manganeso, titanio, y niobio) y midió las características magnéticas del material. Resultó que la inserción de nuevos átomos conduce a la compresión de la red cristalina independientemente del tipo de elementos de transición. Esta, Sucesivamente, es seguido por cambios en la estructura magnética del material. Pierde la polarización espontánea, es decir., Los momentos dipolares de los átomos que determinan la dirección de las fuerzas eléctricas se ven privados de una orientación fija en ausencia de un campo eléctrico externo.

Cuando se agregan átomos de otros metales a la ferrita de bismuto, este último también pierde sus propiedades ferromagnéticas:los momentos dipolares de los átomos ya no se dirigen entre sí. Es más, cuando se agrega calcio al niobio o al titanio, la estructura magnética del material se vuelve ferromagnética:los momentos dipolares se vuelven codireccionales. Después de que se detuvo la influencia de un campo magnético, estas muestras mostraron magnetismo residual, una propiedad típica de los materiales ferromagnéticos.

"Hemos demostrado que las propiedades magnéticas de los materiales a base de ferrita de bismuto están determinadas en gran medida por las distorsiones estructurales causadas por las sustituciones, defectos de celosía, y la naturaleza de la interacción de intercambio entre los átomos de hierro, oxígeno, y el metal de transición. Estados ferromagnéticos débiles que ocurrieron cuando se agregó calcio al material junto con titanio o niobio, se explican por la reacción entre átomos magnéticos que atraviesa los no magnéticos. Generalmente, no se tiene en cuenta por sus valores menores, pero en el caso de materiales ferromagnéticos puede causar fluctuaciones considerables en el comportamiento magnético del material, "dice Vadim Sikolenko, un coautor del trabajo, candidato de física y matemáticas, e investigador senior del Centro de Investigación y Educación de Nanomateriales Funcionales.