Paprastai medžiaga yra magnetiškai arba elektriškai poliarizuota, kartu šie efektai nestebimi. Mokslininkų grupė iš Nilso Boro instituto, priklausančio Kopenhagos universitetui, tyrė medžiagą, kuri gali būti vienu metu magnetiškai ir elektriškai poliarizuota. Tokia medžiaga atveria naujas taikymų galimybes, pavyzdžiui, ateities jutiklių technologijoje. Darbo rezultatai buvo atspausdinti „Nature Materials“ žurnale.

Medžiagos, kurios gali būti vienu metu magnetiškai ir elektriškai poliarizuotos ir pasižymi kitomis savybėmis, vadinamos multiferoikais. Jos buvo atrastos rusų mokslininkų 1960 metais. Tačiau tokių medžiagų tyrimų technologijos tuo metu nebuvo žinomos. Tik dabar mokslininkai pradėjo vėl nagrinėti šių medžiagų savybes, nes atsirado tyrimų metodai, leidžiantis tirti medžiagas iki atominio lygmens.

„Mes tyrėme retą, bet gamtoje sutinkamą, TbFeO3 medžiagą, naudodami neutronų spinduliavimą magnetiniame lauke. Temperatūra siekė beveik absoliutų nulį – 271 C. Nustatėme, kad atomai medžiagoje sudaro kongruentines kristalines struktūras, kurios išsidėsčiusios eilėmis, turinčiomis sunkųjį metalą terbį, atskirtą geležies ir deguonies atomais. Tokios gardelės yra gerai žinomos, tačiau jų magnetiniai domenai yra naujas dalykas. Paprastai magnetiniai domenai išsidėstę medžiagoje pakrikai, tačiau čia mes pamatėme, kad jie guli lygiai ir vienodu atstumu. Mes buvome gerokai nustebę, kai tai nustatėme“, – pasakė Kopenhagos universiteto asocijuotas profesorius Kim Lefmann.

Mokslininkai nustatė neįprastą sukinių tvarką esant magnetiniam laukui. Sukiniai, esantys išilgai atomų linijos, staiga pakeičia savo kryptį. Į vieną pusę nukreiptų sukinių domeno dydis yra apie 20 nanometrų, o domenų sienelių dydis yra keletas dešimtųjų nanometro dalių.

Gauti rezultatai leidžia numatyti kelius naujų multiferoikų paieškai. Tolimesni tyrimai parodys, ar stebėti efektai gali būti pritaikyti praktikoje.

Pirmajame paveikslėlyje parodytas matavimų metu gautas vaizdas. Aštuonių šakų žvakidė rodo, kad TbFeO3 medžiagoje domenų sienelės viena kitą stumia prie tam tikrų temperatūrų. Tai reiškia, kad tarp jų susidaro tam tikras atstumas. Jei signalas būtų gautas iš įprastų chaotiškai išsidėsčiusių domenų, tai jo vaizdas būtų panašus į musių mušeklį.

Antrojo paveikslėlio apatinėje dalyje pavaizduotos domeno sienelės, kurių plonumas ir duoda žvakidės formos figūrą. Viršutinėje paveikslėlio dalyje parodytos domenų sienelių išsidėstymas tradicinėse medžiagose, kuriose sienelės yra storesnės ir sukiniai lėtai keičia savo orientaciją.