L'Université de technologie de Toyohashi a développé un nouveau procédé liquide pour la fabrication d'un film nanocomposite multiferroïque abordable en collaboration avec le Japan Fine Ceramics Center, Institut national de technologie Ibaraki College, Laboratoire international ibérique de nanotechnologie, Université de Chang'an et Université d'Erlangen-Nuremberg. Le matériau multiferroïque obtenu par le nouveau procédé possède une forte corrélation entre les propriétés électriques et magnétiques, ainsi diverses applications telles que la mémoire grand volume à faible consommation d'énergie, modulateur spatial de lumière, et des capteurs uniques, etc. sont attendus à l'avenir.

Les matériaux multiferroïques combinent des propriétés électriques (ferroélectriques) et magnétiques (ferromagnétiques) et ont une forte corrélation entre ces propriétés (présentent un effet magnétoélectrique), et leur développement devrait permettre de réaliser des dispositifs électriques et magnétiques de nouvelle génération plus polyvalents et plus performants. Dans les années récentes, plusieurs procédés de production de films multiferroïques présentant des propriétés magnétoélectriques importantes ont été rapportés. Cependant, ces procédés nécessitent des appareils à vide volumineux et extraordinairement coûteux, ce qui les rend peu pratiques pour la fabrication de matériaux de grande surface en particulier. Par conséquent, les matériaux multiferroïques n'ont été utilisés que dans une gamme d'applications très limitée.

Avec ce fond, l'équipe de recherche a mis au point un procédé de production d'un matériau aux propriétés multiferroïques avancées en combinant plusieurs méthodes en phase liquide relativement peu coûteuses et simples.

L'auteur principal, Le professeur agrégé Go Kawamura de l'Université de technologie de Toyohashi a expliqué :"Afin de fabriquer un matériau qui présente des propriétés multiferroïques avancées, il est nécessaire de combiner les matériaux ferroélectriques et ferromagnétiques de manière appropriée et périodique à l'échelle nanométrique. Autrefois, des structures de réseau de nanopiliers ont été fabriquées de manière auto-organisée en utilisant des méthodes en phase gazeuse, et un effet magnétoélectrique important a été observé dans de tels matériaux. Cependant, les méthodes en phase gazeuse nécessitaient l'utilisation d'équipements volumineux et coûteux, et il était pratiquement impossible d'augmenter la surface de l'échantillon. Par conséquent, nous avons travaillé sur la fabrication de films composites de type nanopillar en utilisant uniquement des méthodes en phase liquide abordables et simples. Dans le film composite multiferroïque obtenu par le procédé que nous avons développé, il est précisé qu'il existe une relation épitaxiale locale à l'interface entre les matériaux ferroélectrique et ferromagnétique, produisant ainsi un effet magnétoélectrique important. Par rapport aux procédés conventionnels en phase gazeuse, Les films composites multiferroïques peuvent être produits à un coût beaucoup plus bas et peuvent être utilisés pour de plus grandes surfaces."

Cette étude était interdisciplinaire, nécessitant une variété de spécialités. Par conséquent, l'équipe de recherche a collaboré avec des spécialistes des matériaux diélectriques et des matériaux magnétiques, spécialistes de l'observation des nanostructures au microscope électronique, et spécialistes de la synthèse en phase liquide, entre autres, de diverses institutions au Japon et à l'étranger. Le nouveau procédé a été développé en combinant ces spécialités avancées.

L'équipe de recherche pense qu'une création plus précise de nanostructures contrôlées peut encore améliorer l'effet magnétoélectrique, et continuera d'optimiser le processus. Finalement, l'équipe prévoit de produire des matériaux de grande surface, qui est aussi une caractéristique du processus qui a été développé, et les appliquer à un modulateur spatial de lumière pour développer des applications telles que des affichages spatiaux qui peuvent être utilisés pour créer d'énormes images tridimensionnelles.