I materiali multiferroici magnetoelettrici sono composti rarissimi in natura ma di crescente interesse da un punto di vista tecnologico per la loro ‘multifunzionalità’; in questa classe di materiali proprietà fisiche solitamente incompatibili tra di loro sono, infatti, sovrapposte e in taluni casi interconnesse. Il multiferroismo in specifico è definito come la coesistenza di almeno due dei quattro ordini ferroici primari della materia noti (ferromagnetismo – ferroelettricità – ferroelasticità – ferrotoroidicità). In particolare la coesistenza e l’accoppiamento di magnetismo e ferroelettricità definiscono la sottoclasse dei multiferroici-magnetoelettrici che sono il principale oggetto di studio della ricerca. Lo studio delle proprietà elettriche, magnetiche e magnetoelettriche di questi materiali è notevolmente complesso e richiede l’utilizzo di strumenti e tecniche di caratterizzazione non convenzionali. L’attività di Tesi proposta consentirà al laureando di avvicinarsi a un ambito molto specifico di ricerca in Fisica della Materia e di utilizzare in prima persona ed eventualmente sviluppare, oltre alle tecniche standard, tecniche di caratterizzazione avanzata (con relativi strumenti dedicati) quali:
1. con utilizzo del sistema TF Analyzer 2000E AIXACCT:
- Misure dinamiche di isteresi ferroelettrica
- Misure PUND (Positive-Up-Negative-Down)
- Misure di Correnti di Leakage
- Misure di Capacità
2. con sonde progettate appositamente per essere integrate nel magnetometro SQuID:
- Misure Magnetoelettriche
- Misure di Proprietà Elettriche in campo magnetico: permittività, resistività e piroelettricità.
L’attività di Tesi di Laurea prevede anche la possibilità per lo studente di lavorare direttamente alla progettazione e sintesi dei materiali multiferroici. Nella maggior parte dei casi essi richiedono l’utilizzo di tecniche esotiche come le Sintesi in Alta Pressione e Alta Temperatura (HP/HT syntheses). A questo scopo è utilizzata una Pressa Multianvil Walker-type, strumento unico nel suo genere (ne esistono solo 7 esemplari in Italia), che consente di lavorare ad altissime pressioni isotrope (fino a 25 GPa – 250000 bar) e raggiungere temperature di sintesi fino a 2500°C. In questo regime termodinamico, quasi completamente inesplorato, possono essere sintetizzati in un regime metastabile composti mai osservati in precedenza, con proprietà completamente “non naturali” (… tra cui proprio i Multiferroici).
Per chi fosse interessato e per decidere insieme l’attività più adatta tra quelle proposte, contattare:
Prof. Massimo Solzi
Tel: 0521905242 - Email: massimo.solzi@fis.unipr.it
Dott. Davide Delmonte (IMEM-CNR)
Tel: 0521269220 - Email: davide.delmonte@imem.cnr.it
