Projekti / Programi
Nanostrukturirani magnetoelektrični in multiferoični sistemi
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.04.00 |
Tehnika |
Materiali |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| P260 |
Naravoslovno-matematične vede |
Kondenzirane snovi: elektronska struktura, električne, magnetne in optične lstnosti, supraprevodniki, magnetna rezonanca, relaksacija, spektroskopija |
magnetoelektrik, multiferoik, umetne nadstrukture, tanki filmi
Raziskovalci (5)
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
1540 |
Univerza v Novi Gorici |
Nova Gorica |
5920884000 |
14.072 |
Povzetek
V okviru tega projekta želimo raziskati nanostrukturirane magnotelektrične oziroma multiferoične tanke filme. "Multiferoik" je ime za materiale, ki izkazujejo sklopljene električne, magnetne in strukturne ureditvene parametre. To se odraža v sočasni feroelektričnosti, feromagnetizmu in/ali feroeleastičnosti. Običajno to opisujemo s sklopitvijo med spinskim in dipolnim urejanjem. Takšno sklopitev lahko dobimo tudi v magnetoelektričnih kompozitih, kjer je posledica sklopitev med magnetostrikivnostjo in piezoelektričnostjo preko madpovršinskih napetosti. V projektu bomo kombinirali multiferoični efekt z magneoelektričnim efektom preko variranja debeline tankega filma v umetnih nadstrukturah tankih filmov. Uporabili bomo naše izkušnje iz raziskav tankih filmov in razvoja naprav, kitemeljijo na njih, da bomo v končni fazi razvili multiferoičen tanek film narejen na osnovi umetnih superstruktur nanešenih na piezoelektrično aktiven substrat. Takšen film bi naj imel magnetne domene, ki jih je mogoče preklopiti z električnim poljem. Z natančnim izborom materialov, ki so kristalografsko kompatibilni, bomo gradili nadstrukture na atomskem nivoju. To nam bo omogočilo fleksibilno oblikovanje funkcionalnih lastnosti in raziskovanje fenomenov, ki niso ali pa so zelo redko prisotni v običajnih kristalnih strukturah oziroma tankih filmih. Na osnovi boljšega poznavanja fizikalnih principov magnetoelektričnega sklapljanja in kristalne kemije izbranih materialov bomo raziskovali razmerja med dvema pomembnima načinoma sklapljanja; med sklopljenim preko elastičnih lastnosti in direktnim spinsko-dipolnim sklapljanjem (lastnim multiferoičnim). Sklapljanje bomo nadzorovali tudi preko interakcije med električnimi in magnetnimi domenskimi mejami, na katere bomo vplivali preko napetosti, deformacij in kemijske substitucije.
V nadaljevanju bomo namesto pasivnega substrata uporabili piezoelektrično aktiven substrat, ki bodo tusi sam reagiral na zunanje električno polje in tako deloval kot piezoelektrična komponenta v sestavljenem magnetoelektričnem sistemu. Odločilen pomen aktivnega substrata je v dejstvu, da opravlja dve ključni vlogi. najprej zagotavlja podporo ter mrežni templat za tanek film poleg tega pa lahko njegov piezoelektričen efekt izkoristimo za indukcijo magnetostrikcije v filmu.
Pomen za razvoj znanosti
Znanstveni in tehnološki cilji tega projekta so bili zelo visoki in lahko, ob uspešnem zaključku projekta, predstavljajo enega od pomembnejših raziskovalno-razvojnih projektov na področju nanometrskim elektro-magnetnih interakcij v območju radiovalovnih frekvenc. Pričakujemo lahko tudi, da bodo imeli velik vpliv tudi na industrijo, ki jih lahko izrabi pri razvoju prihodnjih elektronskih komponent. Celoten projekt je bil usmerjen v generiranje novih znanj s področja elektronskih materialov in v morebitno kasnejšo aplikacijo teh inovativnih sistemov v industriji.
Tanki filmi s specifičnimi piezoelektričnimi, magnetnimi in multiferoičnimi lastnsotmi, ki so bili raziskani v okviru tega projekta, so potencialno zelo pomembni sistemi za izboljšanje lastnosti cele vrste naprav delujočih v različnih frekvenčnih območjih. Razvoj in natančna karakterizacija ME sklopitvih lastnosti teh tankih filmov ima lahko velik vpliv na razvoj prihodnjih elektronskih naprav. Novo znanje o več-funkcionalnih materialih, ki smo ga pridobili med potekom tega projekta, je razjasnilo celo vrsto soodvisnosti med (mikro)strukturo in funkcionalnimi lastnostmi, kar bo omogočilo prihoden načtovan razvoj podobnih sistemov. To bo odprlo nove možnosti za sintezo in razvoj novih tipov nanostrukturiranih večfunkcionalnih tankih filmov ter tako tudi njihovo izrabljanje v širokem spektru elektronskih komponent.
Pomen za razvoj Slovenije
Vsebina projekta je bila skladna z nacionalnim razvojno-raziskovalnim programom saj obravnava fundamentalne aspekte materialov, ki so potencialno pomembni za visokotehnološke proizvodne programe z visoko dodano vrednostjo. Poleg tega se vsebina projekta zelo dobro sklada z tretjim prioritetnim sklopom tega javnega razpisa, ki je omenjal raziskovanje novih materialov, novih proizvodnih postopkov, orodij in tehnologij;
Zaradi fundamentalno drugačnih principov delovanja naprav na osnovi ME komponent pričakujemo, da bi njihova uporaba v sodobnih elektronskih sistemih omogočila razvoj naprav nove generacije, ki bi po svojih funkcionalnih lastnostih bistveno prekašala današnje primerljive naprave. Tako predstavlja uspešen zaključek tega projekta pomemben dosežek v uporabi multiferoikov ne samo na področju ožje elektronske industrije ampak tudi širše. Na primer, pri razvoju sistemov za shranjevanje vse večjih količin podatkov in njihovo hitro branje oziroma zapisovanje je sklopitev električnega in magnetnega polja potencialno zelo zanimiva karakteristika. Umetne nadstrukture bi omogočale brisanje in branje podatkov, shranjenih v magnetnem zapisu, z električnim poljem, kar je mogoče samo v magnetoelektričnih sistemih.
Projekt je bil zelo interdisciplinaren in se je osredotočal na raziskave, ki so bile daleč pred obstoječim stanje na področju elektronskih materialov. Projekt je zahteva vključitev kemikov, fizikov in inzenirjev, ki so morali izkazovati strokovnost na področjih kot so sodobne analitske metode in računske simulacije. Pričakujemo znaten neposreden vpliv naših raziskav preko sodelave z svetovno priznanimi raziskovalnimi partnerji, ki smo jo vzpostavili v sklopu tega projeka, preko znanstvenih publikacij in patentov, kar prispeva k pozitivni sliki o visokorazviti napredni državi, povečanega družbenega zanimanja za znanost in tehnologijo, možnosti interakcije domačih mladih raziskovalcev z njihovimi mednarodnimi vrstniki, pridobivanja strokovnosti, znanja in eksperimentalnih veščin z relevantnih področij znanosti…
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2008,
2009,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2008,
2009,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
