Figura 1. Heteroestructura de Van der Waals Cr2Ge2Te6 / In2Se3 y acoplamiento magnetoeléctrico. Crédito:UNIST
Multiferroics se definen como materiales que exhiben simultáneamente ferromagnetismo y ferroelectricidad. Tales propiedades hacen que esos materiales prometan bloques de construcción de nuevos materiales multifuncionales para una variedad de aplicaciones. Sin embargo, Sigue siendo un gran desafío mejorar el ferromagnetismo y la ferroelectricidad de los multiferroicos.
Un estudio reciente, realizado conjuntamente por el profesor Geunsik Lee en la Facultad de Ciencias Naturales de UNIST y el profesor Xiang Zhang en UC Berkeley en los Estados Unidos de América, demostró que las fuerzas de van der Waals (vdW) se pueden utilizar para resolver este problema, por ello ha atraído considerable atención académica.
En su estudio, publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza , los investigadores demostraron la viabilidad de realizar un nuevo concepto de multiferroics heteroestructura 2-D. El método propuesto es una nueva forma de mejorar la interacción entre dos propiedades mediante la unión de materiales ferromagnéticos y ferroeléctricos mediante enlaces químicos. El método, que ha sido probado por los investigadores a través de sus cálculos teóricos, utilice enlaces químicos por las fuerzas vdW.
Materiales multifferroicos, que muestran ordenamiento ferroeléctrico y magnético simultáneo, Puede controlar el magnetismo por campo eléctrico o viceversa. La técnica para controlar el magnetismo por campo eléctrico es especialmente esencial para el desarrollo de dispositivos de memoria de alta densidad. Para implementar esta técnica, cuanto mayor sea la interacción entre esos órdenes ferroicos, mejor es.
Se han realizado extensos estudios sobre multiferroics, que contiene ferromagnetismo y ferroelectricidad en un solo material. Todavía, todos esos materiales no han mostrado un comportamiento multiferroico a temperatura ambiente. Por esta razón, Se ha prestado especial atención al nuevo método de implementación de multiferroics heteroestructura 2-D, donde se combinan materiales ferroeléctricos y materiales magnéticos.
En el estudio, el equipo de investigación ha propuesto el nuevo concepto de "Multiferroics heteroestructura 2-D no covalentes" mediante la acumulación de capas atómicas de Cr ferromagnético 2 Ge 2 Te 6 y entrada ferroeléctrica 2 Se 3 , lo que conduce a la multiferroicidad totalmente atómica. También investigaron experimental y teóricamente las propiedades ferromagnéticas y ferroelectrónicas de los multiferroicos de heteroestructura 2-D. Esta investigación combinada experimental y teórica revela que los nuevos multiferroics son capaces de tener un control total del magnetismo por campo eléctrico, incluso en la interfaz entre los dos materiales.
Aquí, las fuerzas asumidas por los investigadores no fueron el enlace covalente, pero las fuerzas de Van der Waals. El término "fuerza de Van der Waals" se refiere a atracciones momentáneas entre moléculas, como elementos libres diatómicos y átomos individuales. Estas fuerzas pueden ser atractivas o repulsivas, dependiendo de la distancia entre las moléculas involucradas.
Las investigaciones emplearon cálculos de DFT de primeros principios en una heteroestructura de vdW que consta de Cr ferromagnético 2 Ge 2 Te 6 y entrada ferroeléctrica 2 Se 3 monocapas. Al invertir la polarización eléctrica de In2Se3, la anisotropía magnetocristalina calculada de Cr 2 Ge 2 Te 6 cambios entre easy-axis y easy-plane (es decir, encendido / apagado del orden ferromagnético), que promete un diseño novedoso de memoria magnética. Es más, En 2 Se 3 se convierte en ferroeléctricos magnéticos, con polarizaciones de espín conmutables según su propia polarización eléctrica.
"Teóricamente, Hemos probado que el ferroeléctrico y el ferromagnet en capas se pueden acoplar químicamente con las fuerzas de van der Waals para cambiar las propiedades magnéticas a un valor mucho mayor que las convencionales, ", dice el profesor Geunsik Lee." Imaginamos que la dualidad de la multiferroicidad enriquece potencialmente la libertad del almacenamiento de datos resueltos en capas y la del procesamiento de la información debido a las diversas propiedades magnetoeléctricas y magnetoópticas de las capas constituyentes ".
