மல்டிஃபெரோயிக்ஸில் காந்த மின் விளைவுக்கான பொதுவான சுழல் மின்னோட்டக் கோட்பாடு

ஃபெரோஎலக்ட்ரிசிட்டியின் நுண்ணிய அம்சங்கள், படிகத்தின் தலைகீழ் சமச்சீர்நிலையை உடைக்கும் துருவ அணு இடப்பெயர்வுகளுடன் தொடர்புடையவை, இது பூஜ்ஜியமற்ற நிகர மின் இருமுனை தருணத்திற்கு வழிவகுக்கிறது. இருப்பினும், மல்டிஃபெரோயிக்ஸ் என்று அழைக்கப்படும் ஒரு சிறப்பு வகை காந்தப் பொருட்கள் உள்ளன. அங்கு படிகவியல் ரீதியாக பொதுமைய சமச்சீர் அணிக்கோவையில் நிலைப்படுத்தப்பட்ட காந்த வரிசையால் தலைகீழ் சமச்சீர் முறிவு ஏற்படுகிறது. காந்தத்தால் தூண்டப்பட்ட மின்சார துருவமுனைப்பு காந்த மின் இணைப்புகளின் சிக்கலான வடிவங்களை அடிப்படையாகக் கொண்டு காந்த அமைப்புடன் காண்பிக்க முடியும், மேலும் அதன் நடைமுறை உணர்தல் புதிய தலைமுறை மின்னணு சாதனங்களில் ஃபெரோஎலக்ட்ரிக் பண்புகள் மற்றும் காந்தத்தன்மையின் குறுக்கு கட்டுப்பாட்டை அடைவதற்கான முக்கிய திசைகளில் ஒன்றாகும். எனவே, மல்டிஃபெரோயிசிட்டியின் நுண்ணிய தோற்றத்தைப் புரிந்துகொள்வது அடிப்படை மற்றும் நடைமுறை முக்கியத்துவம் வாய்ந்த ஒரு முக்கிய குறிக்கோளாகும்.

ஏறக்குறைய இரண்டு தசாப்தங்களுக்கு முன்னர் முன்மொழியப்பட்ட, காந்தத்தால் தூண்டப்பட்ட மின்சார துருவமுனைப்பு நிகழ்வு சுழல் தற்போதைய கோட்பாடு, சுழல் காந்தங்களில் மல்டிஃபெரோயிக் செயல்பாடு பற்றிய நமது நுண்ணறிவுகளை முன்னேற்றுவதற்கான ஒரு பெரிய படியாகும். இருப்பினும், இந்த கோட்பாடு பெரும்பாலும் தனித்தன்மை வாய்ந்ததாகவே உள்ளது மற்றும் உண்மையான பொருட்களில் உணரப்படும் பல்வேறு சாத்தியமான மல்டிஃபெரோயிக் காட்சிகளைக் கணக்கிடத் தவறிவிடுகிறது, சில சமயங்களில் அவற்றின் நுண்ணிய தோற்றத்தின் தவறான விளக்கங்களை ஏற்படுத்துகிறது.

டோக்கியோ இன்ஸ்டிடியூட் ஆப் டெக்னாலஜி (டோக்கியோ டெக்) ஆராய்ச்சியாளர்கள் குழு, தேசிய பொருள் அறிவியல் நிறுவனம் மற்றும் சிபா பல்கலைக்கழகத்துடன் ஒத்துழைத்தது, பொதுமைய சமச்சீர் பொருட்களில் மின்சார துருவமுனைப்பு வெளிப்படுவது தொடர்பான சிக்கலை மிகவும் பரந்த கோட்பாட்டு கண்ணோட்டத்தில் தீர்த்தது. காந்த மின்கடத்திகளின் அத்தியாவசிய இயற்பியலைப் படம்பிடிக்கும் எலக்ட்ரானிக் ஹப்பார்ட் மாதிரியிலிருந்து தொடங்கி, ஆசிரியர்கள் மின்சார துருவமுனைப்புக்கான வெளிப்படையான கோட்பாட்டை உருவாக்கினர், இது பொருளின் காந்த கட்டமைப்பிற்கு அதன் பொதுவான இணைப்பை வெளிப்படுத்துகிறது. பொதுவான சமச்சீர் வாதங்களின் அடிப்படையில், ஒற்றைப் பிணைப்பின் ஒவ்வொரு காந்த தளத்திலும் சுழல்-சுற்றுப்பாதை இணைக்கப்பட்ட கிராமர்ஸ் ஜோடி மின்னணு நிலைகளை அவர்கள் கருதினர் மற்றும் சுழல் மின்னோட்டத்துடன் இணைந்திருக்கும் பிணைப்பு பொதுமைய சமச்சீர் ஆகும்போதும் வரையறுக்கப்பட்டதாக இருக்கும். “கணினியின் ஆற்றலை காந்தத் தருணங்களின் திசைகளுடன் தொடர்புபடுத்தும் சுழல் அணிக்கோவை மாதிரிகளைப் போலவே, எங்கள் ஆய்வு எலக்ட்ரானிக் மாதிரியின் கடுமையான மேப்பிங்கை மின்சார துருவமுனைப்புக்கான எதிர் மாதிரியில் காட்டுகிறது, அதன் பண்புகள் இறுதியில் அடிப்படை மின்னணு சமச்சீர்மையால் கட்டுப்படுத்தப்படுகின்றன.

முக்கியமாக, சுழல் மல்டிஃபெரோயிக்ஸின் பகுப்பாய்விற்கு பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் நிகழ்வியல் சுழல்-நடப்புக் கோட்பாடு, இந்த ஆய்வில் முன்மொழியப்பட்ட பொதுவான சுழல்-தற்போதைய கோட்பாட்டின் சிறப்பு நிகழ்வாகக் கருதப்படலாம் மற்றும் சில சமச்சீர்நிலைகளுக்கு மட்டுமே சரியானது என்று ஆசிரியர்கள் காட்டினர். கிராமர்ஸ் கூறுவதாவது, “பொருள் குறிப்பிட்ட சமச்சீர் பண்புகள் பல்வேறு வகையான காந்த மின் இணைப்புகளுக்கு வழிவகுக்கும் என்பதை நாங்கள் வெளிப்படையாகக் காட்டினோம், இது மல்டிஃபெரோயிக்ஸ் பகுப்பாய்வுக்கான கட்டாய மாற்றுகளை வழங்குகிறது,” என்கிறார் நேஷனல் இன்ஸ்டிடியூட் ஃபார் மெட்டீரியல்ஸ் சயின்ஸின் ஆராய்ச்சியாளர் டாக்டர். இகோர் சோலோவிவ்.

ஆய்வின் முக்கிய கண்டுபிடிப்புகள் முதல்-கோட்பாடுகளின் கணக்கீடுகளுடன் இணைக்கப்பட்டு, மல்டிஃபெரோயிக் பொருட்களின் பண்புகளை பகுத்தறிவுபடுத்துவதற்கு பொதுவான சுழல்-தற்போதைய கோட்பாடு எவ்வாறு திறம்பட உதவும் என்பதை நிரூபிக்கும் வகையில் தொடர்ச்சியான சுழல் காந்தங்களுக்குப் பயன்படுத்தப்பட்டது.

References:

• Cheong, S. W., Talbayev, D., Kiryukhin, V., & Saxena, A. (2018). Broken symmetries, non-reciprocity, and multiferroicity. npj Quantum Materials, 3(1), 1-7.
• Dong, S., Xiang, H., & Dagotto, E. (2019). Magnetoelectricity in multiferroics: a theoretical perspective. National Science Review, 6(4), 629-641.
• Park, J. G., Le, M. D., Jeong, J., & Lee, S. (2014). Structure and spin dynamics of multiferroic BiFeO3. Journal of Physics: Condensed Matter, 26(43), 433202.
• Bousquet, E., & Cano, A. (2016). Non-collinear magnetism in multiferroic perovskites. Journal of Physics: Condensed Matter, 28(12), 123001.