Toyohashi University of Technology har utvecklat en ny flytande process för tillverkning av en prisvärd multiferroisk nanokompositfilm i samarbete med Japan Fine Ceramics Center, National Institute of Technology Ibaraki College, International Iberian nanotechnology Laboratory, Chang'an-universitetet och universitetet i Erlangen-Nürnberg. Det multiferroiska materialet som erhålls genom den nya processen har en stark korrelation mellan de elektriska och magnetiska egenskaperna, sålunda olika applikationer som t.ex. minne med stor volym med låg strömförbrukning, rumslig ljusmodulator, och unika sensorer, etc. förväntas i framtiden.

Multiferroiska material kombinerar elektriska (ferroelektriska) och magnetiska (ferromagnetiska) egenskaper och har en stark korrelation mellan dessa egenskaper (uppvisar en magnetoelektrisk effekt), och deras utveckling förväntas ge mer mångsidiga och högre prestanda nästa generations elektriska och magnetiska enheter. På senare år har flera metoder för framställning av multiferroiska filmer som uppvisar betydande magnetoelektriska egenskaper har rapporterats. Dock, dessa processer kräver stora och extraordinära dyra vakuumanordningar, vilket gör dem opraktiska för att tillverka material med en stor yta i synnerhet. Som ett resultat, multiferroiska material har endast använts i ett mycket begränsat antal tillämpningar.

Med denna bakgrund, forskargruppen utvecklade en process för att framställa ett material med avancerade multiferroiska egenskaper genom att kombinera flera vätskefasmetoder som är relativt billiga och enkla.

Huvudförfattaren, Docent Go Kawamura vid Toyohashi University of Technology förklarade, "För att tillverka ett material som uppvisar avancerade multiferroiska egenskaper, det är nödvändigt att kombinera ferroelektriska och ferromagnetiska material på lämpligt sätt och periodiskt på nanometerskala. Förr, nanopillar array-strukturer tillverkades på ett självorganiserat sätt med hjälp av gasfasmetoder, och en stor magnetoelektrisk effekt observerades i sådana material. Dock, gasfasmetoderna krävde användningen av stor och dyr utrustning, och det var praktiskt taget omöjligt att öka provets yta. Därför, vi arbetade med tillverkningen av nanopillar array-liknande kompositfilmer med endast prisvärda och enkla vätskefasmetoder. I den multiferroiska kompositfilmen som erhålls genom processen vi utvecklade, det klargörs att det finns ett lokalt epitaxiellt samband vid gränssnittet mellan de ferroelektriska och de ferromagnetiska materialen, vilket ger en stor magnetoelektrisk effekt. Jämfört med konventionella gasfasprocesser, multiferroiska kompositfilmer kan produceras till en mycket lägre kostnad och kan användas för större områden."

Denna studie var tvärvetenskaplig, kräver en mängd olika specialiteter. Därför, forskargruppen samarbetade med specialister på dielektriska material och magnetiska material, specialister på observation av nanostrukturer med hjälp av elektronmikroskop, och specialister på vätskefassyntes, bland andra, från olika institutioner i Japan och utomlands. Den nya processen utvecklades genom att kombinera dessa avancerade specialiteter.

Forskargruppen tror att mer exakt skapande av kontrollerade nanostrukturer ytterligare kan förbättra den magnetoelektriska effekten, och kommer att fortsätta att optimera processen. I sista hand, teamet planerar att producera material med stor yta, vilket också är ett inslag i den process som utvecklades, och applicera dem på en rumslig ljusmodulator för att utveckla applikationer som rumsliga displayer som kan användas för att bygga enorma tredimensionella bilder.