Los multiferroicos magnetoeléctricos son compuestos que muestran la coexistencia de ordenes eléctricos y magnéticos, y una variedad de fenómenos de acoplo entre la polarización y la magnetización. La dilatada adtividad desarrollada en este campo ha dado lugar a avances importantes hacía la obtención de multiferroicos con efectos magnetoeléctricos significativos a temperatura ambiente. Esto permitiría la aparición de tecnologías nuevas y potencialmente disruptivas, tales como dispositivos espintrónicos sintonizables con un campo eléctrico, sensores magnéticos sin enfriamiento, y las largamente buscadas memorias magnetoeléctricas. Entre las numerosas posibilidades que están siendo investigadas, las perovskitas ABO₃ con fronteras de fase morfotrópica (morphotropic phase boundary -MPB) son las que destacan como las más prometedoras para conseguir respuestas magnetoeléctricas a temperatura ambiente. En estos materiales la multiferroelectricidad puede ser modificada químicamente a través de la colocación de cationes activos ferroeléctricos y magneticos en sitios A y B, respectivamente. En nuestro grupo estamos desarrollando en la actualidad nuevas perovskitas basadas en Bi, modificadas químicamente para tener MPBs multiferroicos. El objetivo es obtener transiciones de fase que produzcan respuestas grandes, en las inestabilidades estructurales del estado multiferroico. Un segundo grupo de materiales altamente innovadores, recientemente propuestos como magnetoeléctricos, son las perovskitas laminares multiferroicas, que contienen dos capas bidimensionales de perovskita entrelazadas con cationes (alcalinoterreos) o con unidades estructurales (Bi₂O₂, fases Aurivillius). En estos materiales se prevé la existencia de propiedades multiferroicas si las especies magneticamente activas se introducen en sitios B de la capa de perovskita, a partir de fases ferroeléctricas bien conocidas. A todo esto debemos añadir las regulaciones medioambientales recientemente en vigor, como la EU-Directive 2002/95/EC (RoHS) que restringe el uso de plomo en dispositivos eléctricos y electrónicos, que han provocado la búsqueda de materiales repetuosos con el medio ambiente. Nuestro grupo aplica conceptos de diseño y métodos de síntesis con este objetivo en mente.
 

 

Alternativamente a los multiferroicos monofásicos, y con una mayor flexibilidad en su diseño, los composites que contienen dos componentes ferroicos diferentes dan lugar tipicamente a acoplos magnetoeléctricos grandes a temperatura ambiente. Las combinaciones de componentes piezoeléctricos y magnetostrictivos (o piezomagnéticos) dan lugar a magnetoelectricidad como una propiedad producto. Estos materiales son la base de un abanico de tecnologías potencialmente disruptivas, tales como la autoalimentación o alimentación remota con campos magnéticos con aplicaciones en dispositivos inalámbricos implantados o en nodos de redes de sensores. Entre las diferentes aproximaciones consideradas, los composites cerámicos cosinterizados ofrecen una mayor seguridad en aplicaciones, y son más adecuadas para la miniaturización y la adaptación a cualquier tipo de forma. En el grupo trabajamos en la actualidad en el desarrollo de métodos avanzados de preparación de compoistes cerámicos multicapa con intercaras a medida, usando polvos nanométricos de óxidos ferroicos obtenidos por mecanosíntesis of rutas de química húmeda, que posteriormente se co-sinterizan usando spark plasma sintering. Los componentes son perovskitas piezoeléctricas de alta sensibilidad y espínelas magnetostrictivas. Se pone especial enfásis en el control de las reacciones químicas en las intercaras, así como de las posibles interdifusiones. El control de los desajustes en la sinterización de los dos componentes permite adaptar la microestructura y las tensiones residuales para obtener respuestas magnetoeléctricas óptimas. Adicionalmente, y con el objetivo de facilitar el desarrollo de las tecnologías relacionadas y su incorporación final en productos, composites magnetoeléctricos respetuosos con el medio ambiente a partir de materiales libres de plomo y niquel con aleaciones cerámica-metal (cermet) son también prioridades de nuestra investigación.