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Concept
Multiferroïsme
Résumé
vignette|Nombre de publications contenant le mot clé "Multiferroic" selon le site Web of Science
vignette|Les multiferroïques sont à l'intersection des trois classes ferroïques soit les ferroélastiques, les ferromagnétiques et les ferroélectriques. Chaque classe est caractérisée par son cycle d'hystérésis.
Le multiferroïsme est la propriété de matériaux présentant simultanément plusieurs propriétés ferroïques dans une seule phase (par exemple, des propriétés de ferroélectricité, ferromagnétisme, ferroélasticité). Les matériaux antiferromagnétiques, ferrimagnétiques, ferrotoroïdiques ou hélimagnétiques sont également qualifiés de multiferroïques.
Seuls quelques matériaux multiferroïques (monophasés) sont connus. Cela vient notamment du fait que les matériaux classiquement connus pour leur propriétés ferroélectriques, des pérovskites BaTiO3, ont des orbitales 3d vides, et ne portent donc pas de moment magnétique.
En effet, le magnétisme provient des orbitales dn partiellement remplies des métaux de transition et la ferroélectricité est causée par les déplacements non-centrosymétriques de ce même métal, qui forme des liaisons covalentes avec les atomes voisins en utilisant ses états d vides.
Le magnétisme et la ferroélectricité sont par conséquent difficiles à allier, le problème d0 vs dn fait que peu de matériaux sont multiferroïques.
Un dopage paramagnétique est possible afin d'obtenir une pérovskite mixte avec des cations d0 et dn du type AB1-xB’xO3 comme dans Pb (Fe2/3W1/3) O3
Une classification proposée par D. Khomskii en 2009 permet la séparation des multiferroïques en deux types :
Les multiferroiques de type I sont des matériaux dont la ferroélectricité et le magnétisme proviennent de différents mécanismes. De manière générale c'est une distorsion de la structure qui donne lieu à la ferroélectricité à haute température, l'ordre magnétique est le plus souvent antiferromagnétique à plus basse température.
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