Institut za fiziku provodi istraživački projekt Hrvatske zaklade za znanost IP-2018-01-2730, Kolektivna dinamika u magnetoelektricima. Tema projekta obuhvaća eksperimentalno istraživanje novih materijala u kojima međudjelovanja spina, naboja i rešetke dovode do nekonvencionalnih vezanih magnetskih i električnih faza. Tzv. multiferoični i magnetoelektrični materijali danas nalaze primjenu u industriji visoke tehnologije kao npr. senzori ili u uređajima za pohranu podataka. Istovremeno predstavljaju fundamentalni izazov budući da postoje brojna otvorena pitanja o detaljima njihovih elektronskih mehanizama.
U ovoj popodnevnoj radionici gosti projekta Goran Branković i Jelena Vukašinović s Instituta za multidisciplinarna istraživanja u Beogradu, kao i članovi projekta, predstavit će svoja istraživanja iz znanosti materijala i fizike čvrstog stanja u ekstremnim uvjetima s naglaskom na nova magnetska i električna uređenja.
Uslijed epidemiološke situacije radionica će se održati za ograničen broj sudionika uz obvezno predočenje COVID potvrda na ulazu Instituta.
Workshop „Advanced electronic materials in fundamental research and application”
9.12.2021., 14h
Institute of Physics, Zagreb, III. wing, lecture hall „Mladen Paić”
organizer project HRZZ IP-2018-01-2730, Collective dynamics in magnetoelectrics – ColDynaMo
Project ColDynaMo at the Institute of Physics focuses on experimental research of new materials in which interplay of spin, charge and lattice results in potentially coupled novel magnetic and electric phases. Some of these so-called multiferroic and magnetoelectric materials are already deployed and used as high-tech sensors or data storage devices. However, at the same time there are many open questions about the details of microscopic mechanisms governing their intriguing properties.
In this afternoon workshop, Goran Branković and Jelena Vukašinović from the Institute for Multidisciplinary Research in Belgrade will together with ColDynaMo team members present their work in material sciences and solid-state physics under extreme conditions with an emphasis on new magnetic and electric orders and effects.
Due to the current epidemiological situation, this workshop will be held for a limited number of participants. Participants are required to present their COVID certificate while entering the Institute.
Program / Raspored
14:00 – Goran Branković, Institut za multidisciplinarna istraživanja Univerziteta u Beogradu
New highly-sellective and sensitive gas sensor based on Stark effect level splitting / Novi visokoselektivni i visokoosetljivi gasni senzori na principu cepanja energetskih nivoa Štark-ovim efektom
Various methods are used to detect gases, eg. optical, calorimetric, acoustic methods, as well as electric techniques which measure changes in electric properties of eg. semiconducting metal-oxide sensors in the presence of difference gases. Recent research has resulted in increased sensitivity, up to ppb levels, however selectivity and detection of gas mixtures remain open challenges. It would be of great importance to develop a sensor which can efficiently detect mixtures of gases with high selectivity. This kind of a sensor could in principle be of wide use in technology, fundamental research, environmental control, biology, or medicine.
Here we will present a new method of gas detection based on resonant interaction of dipole molecules with alternating fields in the presence of a static electric field which induces Stark splitting of molecular levels. We will show preliminary results obtained on NO and NO2 which underline the potential of this novel mechanism of gas detection in direct application.
————————————————-
Za detekciju gasova koriste se mnoge metode, npr. optičke, kalorimetrijske, akustične, kao i metode zasnovane na promeni električnih svojstava u prisustvu različitih gasova, kao što su poluprovodnički senzori na bazi oksida metala. Nedavna istraživanja su rezultirala značajnim povećanjem osetljivosti, dostižući ppb nivo, ali selektivnost i detekcija smeše gasova i dalje ostaju važni istraživački izazovi. Bilo bi od velike važnosti imati senzor koji može efikasno analizirati mešavine više gasova sa visokom selektivnošću. Takav senzor gasa može da se koristi za širok spektar primena – od tehnologije, nauke, kontrole životne sredine do biologije i medicine.
U prezentaciji ćemo predstaviti novu metodu detekcije gasova koja se zasniva na rezonantnoj interakciji dipolnih molekula sa naizmeničnim poljima u prisustvu jednosmernog električnog polja koje dovodi do Štarkovog cepanje molekulskih nivoa. Prikazaćemo preliminarne rezultate dobijene za molekule NO i NO2. Eksperimentalni rezultati potvrđuju mogućnost primene novog mehanizma detekcije gasova.
14:30 – Jelena Vukašinović, Institut za multidisciplinarna istraživanja Univerziteta u Beogradu
Mechanochemical and chemichal synthesis of multiferroic yttrium-manganite /
Multiferroic materials simultaneously host at least two primary ferroic orders (ferroelectricity, ferromagnetism, or ferroelasticity) in the same phase [1]. The possibility to control ferroelectric properties via magnetic field, or the control of magnetic properties by applied electric field, makes these systems particularly interesting for high-tech application. Multiferroics can be used to manufacture multifunctional microelectronic or microwave devices, ferroelectric memory components, magnetic data storage, etc.
YMnO3 is a multiferroic compound which appears in two crystal modifications, the hexagonal thermically stable form and the rhombic metastabile crystal structure. The goal of our research is to obtain multiferroic YMnO3 which would simultaneously show ferroelectric and antiferromagnetic properties. With this in mind, we compared two methods of synthesis: mechanochemical as well as chemical synthesis from citrate polymer precursors. Our results show that chemical synthesis yields powders which, apart from h-YMnO3 and o-YmnO3, also contain YMn2O5 as a secondary phase. However, conventional sintering of these powders at 1400 °C during 2 h produces h-ordered YMnO3 which is simultaneously ferroelectric as well as antiferromagnetically.
————————————————-
Multiferoičke materijale karakteriše istovremeno postojanje bar dva primarna feroička uređenja (feroelektričnost, feromagnetizam ili feroelastičnost) u istoj fazi [1]. Mogućnost kontrole feroelektričnih svojstava dejstvom magnetnog polja, a posebno spoznanje da magnetna svojstva mogu biti kontrolisana od strane električnog polja, povećava interesovanje za ovu vrstu materijala, pre svega u tehnološkom smislu. Mulitiferoički materijali se mogu koristiti za izradu multifunkcionalnih uređaja u mikroelektronici, mikrotalasnih uređaja, feroelektričnih memorijskih komponenti, magnetnih zapisa, i slično.
Kao poseban predstavnik multiferoika, izdvojio se YMnO3, koji se javlja u dve kristalne modifikacije, hekasagonalna termički stabilna i rombična metastabilna kristalna struktura. Cilj ovog istraživanja je bio dobijanje multiferoičkog YMnO3 koji bi istovremeno ispoljavao feroelektrična i antiferomagnetna svojstva. U tu svrhu ispitivane su dve metode sinteze: mehanohemijska i hemijska sinteza iz citratnih polimernih prekursora. Rezultati ukazuju da se primenom hemijske sinteze dobijaju prahovi koji pored h-YMnO3 i o-YMnO3 sadrže i YMn2O5 kao sekundarnu fazu. Međutim, sinterovanjem ovih prahova konvencionalnom metodom na 1400 °C u trajanju od 2 h nastaje h-YMnO3, koji istovremeno pokazuje slab feroelektrični odziv i antiferomagnetno uređenje.
[1] H. Schmid, Multi-ferroic magnetoelectrics, Ferroelectrics,
162 (1994) 317.
15:15 – short talks by / kratka predavanja od Matija Čulo, Mirta Herak, Tomislav Ivek
Seminar hosts: Neven Šantić i Damir Dominko
