Bir elektrik alan bir katının her bir atomunu çevreleyen elektron bulutunun yerini alabilir. Kutuplaşma olarak bilinen bir etki içinde, bulut merkezleri katının optik özelliklerini radikal biçimde değiştiren pozitif yüklü çekirdekten biraz uzaklaşır. Dış elektrik alan kaldırılmış olsa bile, bu kutuplaşmanın korunduğu malzemeler vardır. Bu malzemeler ferroelektrikler olarak bilinirler ve bu ferroelektrikler daha yüksek yoğunluklu hafıza cihazları için yeni bir yol sağlayabilirler.
Japonya Wako’daki RIKEN İleri Bilim Enstitüsü Yasujiro Taguchi malzemeler hakkında şunları açıklıyor, ‘‘Ferroelektrik malzemelerin işlevi çok geniştir, eğer bu malzemeler manyetik ve eğer polarizasyon (kutuplaşma) ve manyetikleşme arasında güçlü bir bağlı varsa.’’. RIKEN’den Taguchi ve arkadaşları ile diğer birçok Japon araştırma enstitülerinden araştırmacılar, son zamanlarda stronsiyum baryum manganit ((Sr, Ba) MnO3) malzemesinin ender özelliklere sahip bir kombinasyon olduğunu deneysel olarak gösterdiler.
(Sr, Ba)MnO3 üzerine önceki deneysel çalışmalarda teorik simülasyonlar tarafından söz konusu ferroelektrikliğin herhangi bir izi tespit edilmemişti. Burada problem stransiyum baryum atomlarının yeterli olmayan oranı idi, klasik kristal büyütme teknikleri sadece 1:4 oranındaki maksimum oranı ile malzeme üretmişti. Taguchi ve arkadaşları % 50 baryum içeriğini artırmak için yeni iki aşamalı büyütme tekniği geliştirdi, baryumun farklı içerik düzeylerdeki kristal özelliklerinin kıyaslanması sonucu, % 40 ile 45 arasında bir içerik oranında ferroelektrik durum için bir geçiş tespit edilmiştir.
Stransiyum baryum manganat tekrarlanan kübik yapısı ile bir peroksit yapı kristal düzenlemesi olarak adlandırılmaktadır. Oksijen atomları ve kristal merkezinde yer alan manganez atomları altı kenarının her birinin orta kısmında yerleşmiş biçimde bulunmaktadır. Herhangi bir stransiyum veya baryum atomları küpün herhangi bir köşesine yerleşebilir. Mangan iyonları içindeki elektronların dönüşü ya da dönme yapması, kristali manyetik hale getirir. Mangan iyonları küp merkezinden çok az oranda yer değiştirir, çünkü Ferroelektrik ihtiyacı ortaya çıkar. “Bu nedenle mangan iyonları kutuplaşma ve manyetizma ve böylece her ikisi arasında güçlü bir bağlantı hem de birbirlerine karşı sorumlu olduğunu ” Taguchi izah etmiştir
Hem ferroelektrik ve hem de manyetik özelliklere sahip malzemeler multiferroic olarak adlandırılır. Multiferroic malzemeler şimdiye kadar elektrik ve manyetizmada küçük polarizasyon, veya zayıf birleşme ile büyük kutuplaşma arasında her iki güçlü çiftlerde arasında da belirlenmiştir. “Biz şimdi [güçlü birleşme ve büyük kutuplaşma] hem de bir multiferroic malzeme keşfettik,” Taguchi diyor. Multiferroic malzemeleri cihazlara uygulanır ise “Bu özelliklerin gerekli şartları bulunmaktadır. Buradaki olası örneği düşük güç tüketimi bellek aygıtları olduğunu.” keşfetmişlerdir.
Ece Kutlu
Gazi Üni. Fizik Bölümü
Kuark Moleküler NanoBilim Araştırma Grubu
Kaynak: http://phys.org/news/2012-01-rare-combination-electric-magnetic-properties.html
