Мультиферроиками (multiferroics) называют материалы с особым сочетанием вроде бы противоречащих друг другу электрических и магнитных свойств. Термин мультиферроики был впервые предложен в 1994 году, хотя материалы с необычными свойствами находили ещё в 1960-х. Новый тип такого «сожительства» был предсказан и в конце концов воспроизведён в американской национальной лаборатории Аргонн (Argonne National Laboratory).

О том, что особая форма FeTiO₃, полученная при высоком давлении, будет обладать слабыми ферромагнитными и одновременно сегнетоэлектрическими свойствами, впервые заговорил теоретик Крейг Фенни (Craig Fennie), работающий в лаборатории Аргонн. Тут и начались опыты по созданию необычного материала, в которых приняли участие специалисты из самых разных областей науки.

Мы взяли теоретические выкладки, затем провели направленный синтез, соответствующие измерения и установили, что титанат железа, полученный при высоком давлении, обладает как слабым ферромагнетизмом, так и сегнетоэлектричеством, точь-в-точь как предсказывал Крейг, — объясняет в пресс-релизе лаборатории физик Джон Митчелл (John Mitchell).

Чтобы убедиться в этом, учёные из нескольких НИИ и университетов США исследовали материал методами генерации второй оптической гармоники (optical second harmonic generation), силовой микроскопии пьезоотклика (piezoresponse force microscopy) и магнитометрии (magnetometry), как при комнатной температуре, так и ниже её (при 105–120 кельвинах).

Мультиферроики реагируют на электрическое поле изменением магнитных параметров, и наоборот. Здесь показано, как помесь магнитного гистерезиса (выделен голубым цветом) и петли, связывающей поляризацию и напряжённость электрического поля, (жёлтый цвет) образует общую кривую (зелёный) (иллюстрация Alan Stonebraker)

О новом материале учёные рассказали в статье в журнале Physical Review Letters (её можно скачать здесь).

Считается, что мультиферроики могут быть использованы для создания новых видов компьютерной памяти, сенсоров, силовых приводов и различных многофункциональных устройств.