Аннотация результатов, полученных в 2018 году
За отчётный год выполнения проекта были достигнуты следующие результаты: 1. Разработана математическая модель для расчёты магнитоэлектрических (МЭ) параметров слоистых композитных мультиферроиков с использованием низкочастотной модели, основанной на линейной теории пьезоэлектричества, магнитострикции и эластодинамики тонких пластин. 2. Произведен расчёт анизотропии МЭ эффекта в зависимости от угла среза кристалла, показано, что наилучшими МЭ свойствами будут обладать композитные мультиферроики на основе бидоменных кристаллов ниобата лития y+128°-среза и y+140°-среза. 3. Разработаны технологические приемы соединения магнитострикционного материала с пьезоэлектрическим бидоменным монокристаллом. 4. Методами импедансной спектроскопии и прямого измерения магнитоэлектрического эффекта было показано, что композиты (Метглас)/(бидоменный LiNbO3 y+128°-среза) обладают наибольшим магнитоэлектрическим эффектом. Среди бидоменных кристаллов LiNbO3 наибольшую электромеханическую добротность имеют пластины с доменной структурой, сформированной методом диффузионного отжига. 5. Результаты работы представлены на пяти международных конференциях в форме устных презентаций. 6. Исследования были опубликованы в высокорейтинговых изданиях входящих в Q1 по версии Scimago Journal & Country Rank (SJR). Ссылки на опубликованные статьи по проекту https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2019.04.061, https://doi.org/10.1109/TUFFC.2019.2908396 . 7. Публикации в СМИ о проекте: https://misis.ru/university/news/science/2019-02/5993/, https://regnum.ru/news/2575212.html. 8. Подана заявка на выдачу патента Российской Федерации на полезную модель «Магнитоэлектрический сенсор магнитных полей», № 2019103598, дата поступления 08.02.2019.

Аннотация результатов, полученных в 2019 году
По результатам проведенных работ за период с 1 июля 2019 г. по 30 июня 2020 г. были достигнуты следующие результаты: Разработана математическая модель для вычисления МЭ коэффициента, импеданса и эквивалентного магнитного шума в зависимости от частоты в композитных двухслойных структурах с бидоменным кристаллом LiNbO3 и магнитострикционным слоем метгласа. Проведены вычисления МЭ коэффициента, импеданса и эквивалентного магнитного шума для композитных мультиферроиков на основе бидоменных кристаллов LiNbO3 y+128º-среза/ метгласа. С целью снизить резонансную частоту МЭ структуры было проведено сравнение двух типов закрепления: свободно колеблющегося и консольного закрепления кристалла. Также в расчётах учтён фактор размагничивания магнитострикционного материала. Эквивалентный магнитный шум составил 1.67 пТл/Гц1/2 в случае консольного закрепления и 0.63 пТл/Гц1/2 при свободно колеблющемся образце для длины композитного материала l = 45 мм. При оптимальном соотношении t_p/t в диапазоне от 0.7 до 0.2 без изменения толщины пьезоэлектрической фазы МЭ коэффициент увеличивается больше чем в три раза, а эквивалентный магнитный шум уменьшается до 0.5 пТл/Гц1/2 на частоте резонанса 234 Гц. Были изготовлены три композитные структуры на основе бидоменных кристаллов LiNbO3 y+128º-среза / метгласа длиной 30, 40 и 45 мм, шириной 5 мм и толщиной 0.5 мм. Для данных структур были проведены измерения МЭ коэффициента, импеданса и эквивалентного магнитного шума для двух режимов закрепления структур. Максимальное значение МЭ коэффициента составило 478 В/(см·Э) для образца длиной 45 мм при консольном закрепления на резонансной частоте 243 Гц. Для образца длиной 45 мм было показано, что магнитный шум равен всего 37 пТ/Гц1/2 при резонансной частоте 244 Гц и 1.2 пТ/Гц1/2 при резонансной частоте 1335 Гц в режиме консольного закрепления и свободно колеблющейся структуры соответственно. Было опубликовано три статьи в высокорейтинговых журналах, два из которых входят в Q1. Bichurin M.I., Sokolov O.V., Leontiev V.S., Petrov R.V., Tatarenko A.S., Semenov G.A., Ivanov S.N., Turutin A.V., Kubasov I .V., Kislyuk A.M., Malinkovich M.D., Parkhomenko Yu.N., Kholkin A.L., Sobolev N.A.) Magnetoelectric Effect in the Bidomain Lithium Niobate/Nickel/Metglas Gradient Structure physica status solidi (b) – basic solid state physics (2019 г.) https://doi.org/10.1002/pssb.201900398. Kochervinskii, VV, Malyshkina, IA, Kiselev, DA, et al. The effect of crystal polymorphism of ferroelectric copolymer vinylidene fluoride‐hexafluoropropylene on its high‐voltage polarization. J Appl Polym Sci. 2020;e49235. https://doi.org/10.1002/app.49235. J. V. Vidal, Turutin A.V., Kubasov I.V., Kislyuk A.M., Kiselev D.A., Malinkovich M.D., Parkhomenko Y.N., Kobeleva S.P., Sobolev N.A., Kholkin A.L. "Dual vibration and magnetic energy harvesting with bidomain LiNbO3 based composite," in IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, doi: 10.1109/TUFFC.2020.2967842. Результаты исследований представлены на международной конференции в виде двух устных докладов: A.V. Turutin, J. V. Vidal, I. V. Kubasov, A. M. Kislyuk, M. D. Malinkovich, Yu. N. Parkhomenko, S. P. Kobeleva, D.A. Kiselev, A. L. Kholkin, N. A. Sobolev. Magnetoelectric Properties of Laminates Based on Y+140°-cut Bidomain Lithium Niobate Crystals. 10th International Conference of the Africa Material Research Society (AMRS 2019). Arusha, Tanzania. 10th -13th December 2019. Обычный устный. A.V. Turutin, J. V. Vidal, I. V. Kubasov, A. M. Kislyuk, M. D. Malinkovich, Yu. N. Parkhomenko, S. P. Kobeleva, D.A. Kiselev, A. L. Kholkin, N. A. Sobolev. Suppression of acoustic noise in magnetoelectric sensors based on bidomain lithium niobate for biomedical applications. 10th International Conference of the Africa Material Research Society (AMRS 2019). Arusha, Tanzania. 10th -13th December 2019. Обычный устный.

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
По результатам проведенных работ за отчётный период были достигнуты следующие результаты: 1. Отработана технология электрохимического осаждения никеля на биодоменные кристаллы LiNbO3. Получены данные по оптимальным параметрам осаждения плёнок никеля на бидоменные кристаллы LiNbO3 2. Разработана и изготовлена установка для проведения отжигов МЭ структур в магнитном поле, получены оптимальные параметры отжига никельсодержащих магнитострикционных материалов, осажденных на поверхность LiNbO3. Получены оптимальные параметры отжига в магнитном поле осаждённых магнитострикционных материалов. 3. Проведены исследования магнитной доменной структуры магнитострикционных плёнок, полученных методом электрохимического осаждения. Проведены исследования методом магнитно-силовой микроскопии осажденных плёнок никеля до и после отжига в магнитном поле. 4. Был разработан и исследован МЭ сенсор в форме камертона на основе структуры бидоменный кристалл LN y+128º-среза / метглас. МЭ сенсор в виде камертона продемонстрировал чувствительность к магнитному полю в 6,7 раза выше по сравнению с единичным МЭ датчиком на резонансной частоте. Образец с камертоной структурой показал уменьшение паразитного вибрационного сигнала в 5 раз по сравнению с единичным МЭ сенсором. 5. Было опубликовано две статьи в высокорейтинговых журналах, которые входят в Q1 и подана обзорная статья в журнал Sensors (Q1). Результаты представлены на международной конференции.