Resumen. Los materiales compuestos magnetoeléctricos multiferroicos, son aquellos en donde se presentan tanto laferroelectricidad como el ferromagnetismo, actualmente representan una área de investigación en materiales promisoria para el desarrollo tecnológicode dispositivos multifuncionales. Los materiales que presentan multiferroelectricidad en una sola fase, son raros y su respuesta magnetoeléctrica es baja para aplicaciones prácticas. En contraste, los compuestos multiferroicosen donde se incorporan ambas fases, ferroeléctrica y ferromagnética han demostrado que adquieren respuestas de acoplamiento magnetoeléctrico gigante alrededor de la temperatura ambiente, lo cual hace de ellos excelentes materiales para aplicaciones tecnológicas. En los materiales magnetoeléctricos multiferroicos (MEM), el acoplamiento magnetoeléctrico es generado por la combinación de las propiedades de un material magnetoactivo y un material piezoeléctrico simultáneamente, donde una polarización eléctrica es originada por una inducción magnética, y/o aparece una inducción magnética al aplicar un campo eléctrico, a esta respuesta combinada se le conoce como efecto magnetoeléctrico. En este proyecto de investigación proponemos la obtención y el estudio de compuestos multicapas de ferroeléctricos y de óxidos magnéticos. El proyecto se realizará en dos etapas: en la primer etapa se obtendrán y estudiaran los sistemas ferroeléctrico/ferromagnético: BaTiO3/ YIG, BaTiO3/ GIG, PZT/YIG, PZT/ CoFe2O4, KNN/YIG. En una segunda etapa se obtendrán y estudiaran los sistemas ferromagnético-ferroeléctrico-ferromagnético: YIG/BaTiO3/YIG, GIG/BaTiO3/GIG, YIG/PZT/YIG, GIG/PZT/GIG, CoFe2O4/PZT/CoFe2O4, YIG/KNN/YIG. De las caracterizaciones magnéticas y eléctricas optimizaremos las estructuras magnetoeléctricas con él objetivo de mejorar el factor de calidad de vibraciones de espín a través de efectos de anisotropía magneto-cristalina y magneto-elástica. Finalmente pretendemos estudiar las vibraciones espín por medio de la interacción magneto-elástica entre las capas ferro-eléctricas y ferromagnéticas. Por lo que en este proyecto de investigación proponemos generar nuevo conocimiento acerca del área de dinámica del espín del electrón en multicapas magnetoeléctricas. Además se planea iniciar el estudio de los fenómenos asociados con la inversión del espín, vibraciones y ondas de espín, utilizando interacciones magneto-elásticas, y termo-elásticas entre las capas ferroeléctricas y ferromagnéticas. La generación de este conocimiento nos permitirá en un futuro próximo aplicarlo a potenciales desarrollos tecnológicos tales como: diferentes elementos Magnónicos de Microondas y elementos lógicos con respuestas muy rápidas para sistemas procesamiento de señales. En esta línea de investigación de materiales compuestos magntoeléctricos, el grupo está conformado por tres investigadores responsables que hemos trabajado en temas afines a esta propuesta, tanto la Dra. Montiel, como el Dr. Kolokoltsev, son expertos en materiales ferromagnéticos, particularmente el Dr. Kolokoltsev, ha trabajado y es pionero en la Dinámica de espín en películas delgadas del ferromagnético YIG, la Dra. Montiel es experta en procesos de magnetización dinámicos y caracterización magnetoinductiva incluyendo resonancia ferromagnética y la Dra. Castañeda es experta en materiales ferroeléctricos y en el depósito de películas delgadas, los tres responsables contamos con un equipo de colaboradores e infraestructura, que garantiza el buen desarrollo de este proyecto.

Contribución del proyecto: En este proyecto de investigación se contribuirá en el estudio del efecto magnetoeléctrico de sistemas multicapas que dan origen a propiedades multiferroicas. Las multicapas a estudiar son YIG/BaTiO3/YIG, GIG/BaTiO3/GIG, YIG/PZT/YIG, GIG/PZT/GIG, CoFe2O4/PZT/CoFe2O4, Con estos sistemas se pretende establecer el acoplamiento magnetoeléctrico inducido por el acoplamiento entre capas ferromagnéticas/ferroeléctricas, y determinar cuál sistema presenta la mejor respuesta multiferroica. Los sistemas multicapas se analizarán por medio de las técnicas espectroscopicas de impedancias y Resonancia Ferromagnética con éstas técnicas se plantea discernir sobre los diversos mecanismos que dan origen al efecto magnetoeléctrico. Hasta donde es de nuestro conocimiento, aun no está establecido cual es el origen de las propiedades magnetoeléctricas multiferroicas en sistemas multicapas y como se modifica cuando hay acoplamientos con los materiales magnéticos /eléctricos. En este sentido pretendemos generar nuevo conocimiento acerca del área de dinámica del spin del electrón multicapas magnetoeléctricas. Se planea estudiar los fenómenos asociados con la inversión del espín, vibraciones y ondas de spin, utilizando interacciones magneto-elásticas, y termo-elásticas entre las capas ferro-eléctricas y ferromagnéticas. La generación de este conocimiento nos permitirá aplicarlo a potenciales desarrollos tecnológicos tales como el desarrollo de diferentes elementos Magnónicos de Microondas y elementos lógicos con respuestas muy rápidas para sistemas procesamiento de señales. Así mismo integraremos una técnica no convencional excitando con laser pulsado en la región de ns y ps, y observando las vibraciones estructurales de los sistemas multicapa para correlacionarlas con las vibraciones mecánicas en ferroeléctricos (de muy alta frecuencia en resonancia), y su efecto sobre el acoplamiento ferroeléctrico/ ferromagnético, técnica conocida como fotoacústica de láser pulsado.