Medición de polarización ferroelectrica magnético sintonizado en cristales líquidos

La investigación sobre el magneto (ME) efecto, la inducción de polarización eléctrica (magnetización) por un campo magnético (eléctrico), se ha enfocado hacia los nuevos tipos de aplicaciones como sensores y tecnologías de almacenamiento. Con recientes estudios me multiferroicos^1,2,3,4, los sistemas de destino en el campo de mi estudio se extiende a varios tipos de materiales de estado sólidos, incluyendo inorgánico, orgánico, y armazones metal-orgánicos, utilizando acoplamientos spin-lattice diestramente^5,6,7,8,9. Sin embargo, operación de la temperatura, que debe realizarse para la utilización práctica de mí materiales con su ME acoplamientos, sigue siendo un problema desafiante, y un número muy limitado de materiales monofásicos se han divulgado como temperatura magnetoelectrics hasta la fecha¹⁰.

Cristales líquidos, que poseen un orden orientacional, a veces con una posición parcial, también se han examinado con respecto a ME materiales en años recientes^{11,12,13,14, 15}. una de las ventajas de cristales líquidos que yo materiales es su temperatura de operación, como fases de cristal líquido generalmente se estabilizan alrededor de temperatura ambiente. Un ejemplo de mí cristales líquidos registrados hasta ahora es un compuesto entre nano-plaquetas magnéticas Anisotropía magnética perpendicular y cristales líquidos que muestra la fase nemática, conocida como la fase de cristal líquido más simple que posee sólo unidimensional orden orientacional¹⁵. Demuestra lo contrario ME efecto, la inducción de la magnetización por un campo eléctrico, a través de la manipulación del campo eléctrico de la plaqueta acoplada y las orientaciones moleculares.

Más recientemente, otra estrategia única para establecer el ME efecto en cristales líquidos fue propuesta¹⁶. El enfoque de esta estrategia es crear un chiral esméctica C (SmC *) fase con orden posicional unidimensional, lo que resulta en una estructura de capa difusa llamada la capa de esméctica. Una característica de la fase de SmC * es que un vector de orientación molecular n se acopla con un momento de dipolo eléctrico local p. Esta correlación es proporcionada por la combinación de la orientación inclinada de las barra-como moléculas constituyentes con respecto a la esméctica capa normal n₀ y la simetría inducida de quiralidad para espejo (e inversión) en las moléculas. Desde el punto de vista de las simetrías, el primero cambia la simetría de D_∞h (la denominada SmA fase, figura 1A) en C_2h (el supuesto SmC fase, figura 1B) y la Este último rompe la simetría de espejo de C_2h para que la simetría se reduce a C₂ (SmC * fase, ver cada capa en figura 1). En cada capa de SmC *, se permite la presencia de polarización finita a lo largo del eje de₂ C, que es normal a n₀ y n. El acoplamiento fuerte entre n y p es esencial para la ferroelectricidad en cristales líquidos. En la SmC * fase, n se alinea de la manera helicoidal a través de la capa por capa (figura 1), y por lo tanto no existe ninguna polarización macroscópica. Ferroelectricidad en estos cristales líquidos se consigue mediante el uso de fuertes efectos de superficie, que estabilizan el estado homogéneo orientado de n conocido como superficie estabilizada ferroeléctricos cristal líquido (SSFLC) estado (figura 1). Cabe señalar que la reversión de la polarización ferroelectrica siempre acompaña una conmutación de Estados bi-estable orientación mediante el acoplamiento entre el n y p¹⁷. Como el efecto inverso, se espera que un cambio en la orientación molecular de la SmC * fase dan lugar a un cambio en la polarización eléctrica. A través de Anisotropía magnética causada por giros en elementos magnéticos o anillos aromáticos en moléculas de cristal líquido y la flexibilidad de n en un estado de cristal líquido debido a las interacciones moleculares más débiles que en estado sólido cristalino, n es también ajustable por un campo magnético. Así, la fase de SmC * puede transformarse en un estado homogéneo orientado inducida por campo magnético similar a un estado SSFLC. Por lo tanto, el directo ME efecto, la inducción de polarización eléctrica mediante un campo magnético, se logra que el desarrollo de la polarización eléctrica macroscópico es inducido por una alineación homogénea de n juntada con p, en todas las capas.

Presentamos los procedimientos para preparar las células de cristal líquido para la investigación de mí acoplamientos y metodologías para detectar el ME efecto. Un método para la preparación de las células de cristal líquido fue informada en detalle previamente¹⁸. Aquí, modificamos este método dieléctrico y yo las mediciones. Con el método detallado aquí, detectamos polarización eléctrica magnéticamente sintonizada, es decir, el directo ME efecto, en un cristal líquido que muestra SmC * fase a temperatura ambiente.