Магнитоэлектрические явления в новых мультиферроиках с магнито-индуцированной электрической поляризацией

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 16-12-10531

НазваниеМагнитоэлектрические явления в новых мультиферроиках с магнито-индуцированной электрической поляризацией

Руководитель Мухин Александр Алексеевич, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук" , г Москва

Конкурс №13 - Конкурс 2016 года на получение грантов по приоритетному направлению деятельности РНФ «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-207 - Магнитные явления

Ключевые слова Магнитоэлектрические явления, мультиферроики, магнитные взаимодействия, спиновые возбуждения и магнитный резонанс, терагерцовая (субмиллиметровая) спектроскопия, фазовые переходы, монокристаллы.

Код ГРНТИ29.19.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Управление магнитными и (ди)электрическими свойствами материалов является одной из важных задач современной электроники. Для решения этой задачи перспективным направлением является использование магнитоэлектрических материалов, в которых можно воздействовать на (ди)электрические свойства магнитным полем и, наоборот, на магнитные свойства – электрическим напряжением. При этом особое значение для потенциальных приложений имеет величина магнитоэлектрической связи, понимание механизмов которой в конкретных веществах является необходимым условием целенаправленного поиска и создания таких магнитоэлектрических материалов. Одним из новых, недавно открытых классов мультиферроиков, проявляющих сильную магнитоэлектрическую связь, являются мультиферроики, в которых электрическая поляризация имеет несобственный характер и индуцируется либо определенным типом магнитного упорядочения, либо – внешним магнитным полем. В проекте предполагаются комплексные (магнитные, магнитоэлектрические, спектроскопические, нейтронно-дифракционные и др.) исследования монокристаллов ряда актуальных мультиферроиков этого типа: 1) редкоземельные алюмобораты RAl3(BO3)4 и ферробораты RFe3(BO3)4 , в которых будут изучены электроактивные спиновые возбуждения (электромагноны) в терагерцовом диапазоне и связанные с ними новые динамические магнитэлектрические явления (оптическая активность, невзаимные эффекты), а также их фундаментальная взаимосвязь со статическими свойствами. 2) лангаситы, содержащие магнитные ионы: редкоземельные (Nd3Ga3SiO14, …), либо ионы железа (Ba3NbFe3Si2O14, …), для которых в первую очередь предполагается выяснить симметрийные условия возникновения спонтанной или индуцированной магнитным полем электрической поляризации и выявить спиновые возбуждения, ответственные за магнитоэлектрические свойства. 3) модельная система мультиферроиков Mn1-xCoxWO4 с конкурирующими магнитными структурами, включающими циклоидальные сегнетоэлектрические фазы с несоразмерными волновыми векторами и коллинеарные антиферромагнитные соизмеримые параэлектрические структуры, переходы между которыми предполагается изучить как с использованием дифракции нейтронов, так и магнитоэлектрических измерений в импульсных магнитных полях до 60 Т. 4) высокотемпературные мультиферроики на основе замещенных гексаферритов со спиральными магнитными структурами (М-типа AFe12O19 с замещением части ионов Fe3+ на ионы Sc3+, Ga3+; Z-типа: A3Co2Fe24O41; W-типа: ACo2Fe16O27 (A = Ba и Sr), а также замешенные антиферромагнетики со структурой браунмиллерита Ca2Fe2-xMxO5 (M=Al, Ga), где предполагается определить и реализовать условия проявления магнитоэлектрических свойств при высоких (вплоть до комнатных) температурах. Полученные в ходе выполнения проекта результаты позволят существенно расширить и углубить понимание общих и специфических механизмов магнитоэлектрической связи в мультиферроиках с магнитоиндуцированной электрической поляризацией и найти пути их практического применения.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Кьюреши Н., Руиз-Мартин М.Д., Пуенте-Оренч И., Фернандез-Диаз М.Т., Балбашов А.М.,Иванов В.Ю., Скумриев В. Мухин А.А. Conical magnetic structures in multiferroic SrScxFe12−xO19 hexaferrites derived from powder neutron diffraction Physical Review B, V.98, Nb.9, p.094411 (год публикации - 2018)
10.1103/PhysRevB.98.094411

2. Урселей-Олабариа И., Рессоч Е., Иванов В.Ю., Скумриев В. Ванг Ж., Скурский Ю., Балбашов А.М., Попов Ю.Ф., Воробьев Г.П., Кьюреши Н., Гарсиа-Муноз Д.Л., Мухин А.А. Influence of the magnetic field on the stability of the multiferroic conical spin arrangement of Mn0.80Co0.20WO4 Physical Review B, V.98, Nb.13, p.134430 (год публикации - 2018)
10.1103/PhysRevB.98.134430

3. Мансоури С., Йандл С., Балли М., Фоурниер П., Мухин А. Иванов В.Ю., Балбашов А., Орлита М Study of crystal-field excitations and infrared active phonons in TbMnO3 Journal of Physics: Condensed Matter, V.30, Nb.17, p.175602 (год публикации - 2018)
10.1088/1361-648X/aaaf06

4. Кузьменко А.А., Заллер Д, Кейн Т., Дзиом В., Вейман Л., Шуваев А., Пименова А., Мухин А.А., Иванов В.Ю., Гудим И.А., Безматерных Л.Н., Пименов А. Switching of magnons by electric and magnetic fields in multiferroic borates Physical Review Letters (год публикации - 2018)

5. Иванов В.Ю., Балбашов А.М., Мухин А.А., Исхакова Л.Д., Ворончихина М. Е. Магнитные и магнитоэлектрические свойcтва замещенных гексаферритов М-типа SrScxFe12-xO19. Журнал экспериментальной и теоретической физики (год публикации - 2017)

6. Урселей-Олабариа И., Рессоч Е., Ванг Ж., Скурский Ю., Иванов В.Ю., Попов Ю.Ф., Воробьев Г.П., Балбашов А.М., Кьюреши Н., Гарсиа-Муноз Д.Л., Скумриев В. Мухин А.А. Magnetic field-induced phase transitions and phase diagrams of multiferroic Mn0.95Co0.05WO4 with cycloidal spin structure Physical Review B, V.96,Nb.10,p.104435 (год публикации - 2017)
10.1103/PhysRevB.96.104435

7. Мансоури С., Йандл С., Мухин А., Иванов В.Ю., Балбашов А. A comparative Raman study between PrMnO3, NdMnO3, TbMnO3 and DyMnO3. Scientific Reports, V.7, Nb.13796 (год публикации - 2017)
10.1038/s41598-017-12714-8

8. Балбашов А.М., Ворончихина М.Е., Исхакова Л.Д., Иванов В.Ю., Мухин А.А. Single crystals growth of hexaferrits M-type MTixCoxFe12–2xO19 (M = Ba, Sr) by floating zone and investigation of their magnetic and magnetoelectric properties. Low Temperature Physics/Fizika Nizkikh Temperatur, V.43,No.8,pp.1207–1213 (год публикации - 2017)

9. Балли М., Фоирниер П., Йандл С., Мансоири С., Мухин А. Иванов В.Ю., Балбашов А.М. Comment on "Giant anisotropy of magnetocaloric effect in TbMnO3 single crystals" Physical Review B, V.96,Nb.14,p.146401 (год публикации - 2017)
10.1103/PhysRevB.96.146401

10. Балбашов А.М., Мухин А.А., Иванов В.Ю., Исхакова Л.Д., Ворончихина М.Е. Electric and magnetic properties of titanium-cobalt-oxide single crystals produced by floating zone melting with light heating Low Temperature Physics, V/43, No.8, pp.965-970 (год публикации - 2017)
10.1063/1.5001297

11. Кьюреши Н., Рессоч Е., Мухин А.А., Иванов В.Ю., Барило С.Н., Ширяев С.В., Скумриев В. Magnetic field-temperature phase diagrams of multiferroic (Ni0:9Co0:1)3V2O8 Physical Review B, V.94,Nb.17,p.174441 (год публикации - 2016)
10.1103/PhysRevB.94.174441

Публикации