磁性和電性是材料的兩種基本功能屬性。如何將電、磁兩性“集成”到同一體系中，并實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)與電場(chǎng)對(duì)兩種屬性的調(diào)控，是未來(lái)先進(jìn)多功能電子器件的重要研究方向。

隨著科學(xué)技術(shù)的高度發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，單一性能的材料有時(shí)候很難滿足新型功能器件的要求。因此，研究和制備具有多重性能的材料已成為當(dāng)今材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。而各種性能之間的耦合效應(yīng)為多重性能材料的研究與制備提供了可能。而最近，中國(guó)科學(xué)院物理研究所龍有文團(tuán)隊(duì)，通過(guò)自主研制的獨(dú)特高壓高溫實(shí)驗(yàn)裝置，在世界上首次合成了同時(shí)具備大電極化和強(qiáng)磁電耦合效應(yīng)的新型單相多鐵性材料BiMn3Cr4O12。這為開(kāi)發(fā)下一代信息存儲(chǔ)器、可調(diào)微波信號(hào)處理器、超靈敏磁電傳感器、磁電換能器等帶來(lái)了潛在利好。該成果近日發(fā)表于國(guó)際著名材料期刊《先進(jìn)材料》，成為當(dāng)期內(nèi)封面重點(diǎn)推薦的科學(xué)進(jìn)展。

日常廣泛使用的半導(dǎo)體與磁記錄/存儲(chǔ)器件，通常只能“單獨(dú)”利用材料的電學(xué)或磁學(xué)性質(zhì)。要讓材料同時(shí)具備磁電兩性，理論上可通過(guò)合成磁電多鐵性材料實(shí)現(xiàn)。不過(guò)，現(xiàn)有單相多鐵性材料，無(wú)法兼?zhèn)浯蟮碾姌O化和強(qiáng)磁電耦合效應(yīng)，從而大大阻礙了其潛在應(yīng)用。

龍有文介紹，以往此類(lèi)材料的制備，通常在常壓條件下進(jìn)行。此次，團(tuán)隊(duì)突破常規(guī)限制，利用自行搭建的獨(dú)特高壓高溫實(shí)驗(yàn)裝置，在高達(dá)8萬(wàn)大氣壓的超常規(guī)實(shí)驗(yàn)條件下，首次成功制備出新型多鐵性材料BiMn3Cr4O12。

在該體系中，三價(jià)鉍離子的引入，在較高溫度下誘導(dǎo)出了具備大電極化的鐵電相變。隨著溫度降低，三價(jià)鉻、錳磁性離子先后形成了長(zhǎng)程磁有序結(jié)構(gòu)，分別誘導(dǎo)出第一類(lèi)和第二類(lèi)多鐵相。這兩類(lèi)多鐵相的罕見(jiàn)共存，讓材料兼具了大電極化和強(qiáng)磁電耦合效應(yīng)。同時(shí)，該新材料還可單獨(dú)調(diào)控兩個(gè)鐵電相，實(shí)現(xiàn)四重鐵電極化態(tài)的轉(zhuǎn)換，為多態(tài)存儲(chǔ)提供可能。