Магнитоэлектрические явления в новых мультиферроиках с магнито-индуцированной электрической поляризацией

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.