Modulated phases of ferroic oxides

Effect van periodieke structuren op materiaaleigenschappen

Silvia Damerio onderzocht gemoduleerde structuren in ferroïsche materialen, waarin eigenschappen op atomair niveau periodiek variëren. Periodieke structuren zijn alomtegenwoordig in de natuur in systemen die concurrerende interacties vertonen en op dezelfde manier evolueren onder externe verstoringen, wat een onderliggend universeel mechanisme suggereert. Een beter begrip en controle van de evolutie en het naast elkaar bestaan van verschillende van dergelijke systemen is dus niet alleen interessant vanuit een fundamenteel oogpunt, maar kan het ook mogelijk maken om materialen te ontwerpen met een verbeterde respons op externe stimuli en nieuwe functionaliteiten.

Damerio richtte zich op twee voorbeeldsystemen die gemoduleerde fasen in dunne filmvorm vertonen: gemoduleerde spinrangschikkingen in de antiferromagneet CaFe₂O₄ en periodieke ferroelektrische/ferroelastische domeinstructuren in BaTiO₃. Haar resultaten bieden nieuw inzicht in het complexe magnetische fasediagram van CaFe₂O₄, gekenmerkt door de concurrentie tussen antiferromagnetische en ferromagnetische koppelingen. Hier vond zij dat slechts één antiferromagnetische fase thermodynamisch stabiel is, maar ook dat er een netto magnetisatie is over een groot temperatuurbereik, wat wijst op de aanwezigheid van andere bevroren spinstructuren. Daarnaast laten Damerio zien dat de faseovergang tussen verschillende periodieke domeinstructuren in BaTiO₃ plaatsvindt via periodeverdubbelingscascades, die doen denken aan de weg naar chaos in dynamische systemen.

Silvia Damerio verrichtte haar promotieonderzoek bij de afdeling Nanostructures of Functional Oxides van het Zernike Institute for Advanced Materials met financiering van de RUG.

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/6b5e4d00-ac79-4662-813f-6103ccf5fc22