Орчин үеийн электрон төхөөрөмжүүдэд өвөрмөц цахилгаан
эсвэл соронзон шинж чанар бүхий материалуудыг сонгон авч ашигладаг. Тэгвэл саяхан
нейтроны сарнилын аргаар материалын шинж чанарыг судалдаг олон улсын баг (Oak
Ridge national laboratory) дээрх хоёр шинж чанарыг агуулдаг нэн ховор материалыг
нээн илрүүлжээ.
Эдгээр судлаачид Advanced
Materials сэтгүүлд хэвлүүлсэн өгүүлэлдээ энэ гайхалтай шинж чанар агуулсан мульти-феррик (multiferroics) материал болох BiMn3Cr4O12 – ийн судалгааны
ажлын талаар өгүүлжээ. Ихэнх материалууд дан ганц цахилгаан эсвэл соронзон шинж
чанартай байдаг бол мульти-феррик
материал нь эдгээр шинж чанаруудыг хослуулан агуулсан байдгаараа онцлогтой.
Мульти-феррик материалыг ердийн болон ердийн бус гэсэн хоёр бүлэгт хуваадаг. Ердийн мульти-феррик материалын шинж чанар нь ихэвчлэн цахилгаан оронгоор удирдагддаг, соронзон харилцан үйлчлэл сул материалууд орно. Эсрэгээр нь ердийн бус мульти-феррик материалын хувьд соронзон оронгоор удирдагддаг бөгөөд хүчтэй цахилгаан харилцан үйлчлэл бүхий материалууд багтдаг байна.
Шинээр нээгдсэн материал болох BiMn3Cr4O12 - ийн кристалл бүтцийг харуулсан бөгөөд цахилгаан болон соронзон шинж чанар нь хосолсон байдалтай илэрч байгааг зурагт үзүүлэв. Зурагт сумаар тэмдэглэсэн нь тухайн элементүүдийн спиний моментыг илэрхийлэх бөгөөд шар өнгөөр Хром (Cr) хөх өнгөөр Манган (Mn)-ны атомыг тус тус тэмдэглэжээ.
Мульти-феррик материалын маш ашигтай байх шалтгаан нь хосолмол
шинж чанар болох цахилгаан болон соронзон шинж чанарууд нь харилцан бие биенээ хянах
бөгөөд цахилгаанжилт нь соронзжилтоо удирдах эсвэл соронзжилт нь цахилгаанжилтыг
удирддаж чаддагт оршино. Судлаачид эдгээр материалуудын шинж чанараа хэрхэн өөрчилж
байгаа зарчмыг илүү сайн ойлгосоноор мэдээллийн системийн санах ой, эрчим
хүчний үйлдвэрлэл зэрэгт ахиц дэвшил гаргаж болно гэж дурьджээ. Жишээлбэл, цахилгаан болон соронзон шинж чанарын
тохиромжтой хувилбарыг агуулсан мульти-феррик материалыг аливаа төхөөрөмжийн цахилгаан
унтраалга, соронзон мэдрэгчүүд болон санах ойн төхөөрөмжүүд зэрэгт ашиглаж
болно.
ORNL-ийн судлаач Huibo Cao ‘’Энэ материалыг ашигласнаар бидний одоогийн хэрэглээний хамрах хүрээнээс давж, практикт мэдэгдэхүйц нөлөө үзүүлнэ’’ гэжээ.
ORNL-ийн судлаач Stuart Calder ‘’Эдгээр ховор материалуудын болон үүнтэй төстэй материалуудыг хайж олох нь цаашдын судалгаа шинжилгээний ажил, хөгжил дэвшилд шинэ боломжуудыг бий болгох юм’’ хэмээжээ.
Нейтрон нь эдгээр
материалуудын соронзон болон мульти-феррик шинж чанаруудын хоорондын ялгааг
гаргахад хамгийн тохиромжтой арга юм. Учир нь нейтронууд нь цэнэггүй бөгөөд холимог
дээжний кристалл бүтцийн шинж чанарыг хялбар шалгаж болдог. Нөгөө талаас, нейтрон
нь спинтэй байх ба соронзон шинж чанарыг үзүүлж байдаг нь материалын соронзон
шинж чанарыг судлахад хамгийн тохиромжтой. Судлаачид тухайн дээжний температур,
соронзон ба цахилгаан орон, түүнчлэн даралтыг өөрчлөх замаар атомын бүтэц
соронзон шинж чанарууд нь орчны нөлөө болон харилцан бие биенээсээ хэрхэн
хамаарч буйг ажиглан шинэ материалыг загварчилж удирдах боломжтой гэж үзжээ.
Нейтрон сарнилын хэмжилтыг ORNL-ийн HFIR (High Flux Isotope Reactor) дээр хийж
гүйцэтгэсэн.
Эх сурвалж: https://phys.org/news/2018-03-neutrons-demystify-multiferroic materials.html
Мэдээ бэлтгэсэн: Материал судлалын салбар