To place multiferroic materials in their appropriate historical context, one also needs to consider magnetoelectric materials, in which an electric field modifies the magnetic properties and vice versa. While magnetoelectric materials are not necessarily multiferroic, all ferromagnetic ferroelectric multiferroics are linear magnetoelectrics, with an applied electric field inducing a change in magnetization linearly proportional to its magnitude. Magnetoelectric materials and the corresponding magnetoelectric effect have a longer history than multiferroics, shown in blue in the graph to the right. The first known mention of magnetoelectricity is in the 1959 Edition of Landau & Lifshitz' Electrodynamics of Continuous Media which has the following comment at the end of the section on piezoelectricity:

ขอชี้ให้เห็นปรากฏการณ์อีกสองอย่าง ซึ่งในทางทฤษฎีแล้วอาจมีอยู่จริง อย่างแรกคือ ปรากฏการณ์เพียโซแมกเนติซึม ซึ่งประกอบด้วยการเชื่อมโยงเชิงเส้นระหว่างสนามแม่เหล็กในของแข็งกับการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง (คล้ายกับปรากฏการณ์เพียโซอิเล็กทริก) อีกอย่างหนึ่งคือ การเชื่อมโยงเชิงเส้นระหว่างสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าในตัวกลาง ซึ่งจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กเป็นสัดส่วนกับสนามไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น ปรากฏการณ์ทั้งสองนี้อาจมีอยู่ในสมมาตรของผลึกแม่เหล็กบางประเภท อย่างไรก็ตาม เราจะไม่กล่าวถึงปรากฏการณ์เหล่านี้ในรายละเอียดเพิ่มเติม เนื่องจากดูเหมือนว่าจนถึงปัจจุบัน ยังไม่มีการสังเกตพบปรากฏการณ์เหล่านี้ในสารใดๆ

หนึ่งปีต่อมาIE Dzyaloshinskiiได้แสดงให้เห็นโดยใช้ข้อโต้แย้งด้านสมมาตรว่าวัสดุ Cr O ควรมีพฤติกรรมแม่เหล็กไฟฟ้าเชิงเส้น^{[ 11 ]}และการคาดการณ์ของเขาได้รับการตรวจสอบอย่างรวดเร็วโดย D. Astrov ^{[ 12 ]}ในช่วงหลายทศวรรษต่อมา การวิจัยเกี่ยวกับวัสดุแม่เหล็กไฟฟ้ายังคงดำเนินต่อไปอย่างต่อเนื่องในหลายกลุ่มในยุโรป โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอดีตสหภาพโซเวียตและในกลุ่มของH. Schmidที่มหาวิทยาลัยเจนีวา มีการจัดการประชุมระหว่างตะวันออกและตะวันตกหลายครั้งภายใต้ชื่อ Magnetoelectric Interaction Phenomena in Crystals (MEIPIC) ระหว่างปี 1973 (ในซีแอตเทิล) และปี 2009 (ในซานตาบาร์บารา)และแท้จริงแล้วคำว่า "multi-ferroic magnetoelectric" ถูกใช้ครั้งแรกโดย H. Schmid ในรายงานการประชุม MEIPIC ปี 1993 (ในแอสโคนา) ^{[ 13 ]}

^{ในมัลติเฟอร์โรอิกส์ที่มี อิเล็กตรอน}คู่โดดเดี่ยวที่ทำงาน^{[ 5 ]}การเคลื่อนที่ของเฟอร์โรอิเล็กทริกถูกขับเคลื่อนโดยแคตไอออนที่ไซต์ A และความเป็นแม่เหล็กเกิดขึ้นจาก เปลือก d ที่เต็มบางส่วน ที่ไซต์ B ตัวอย่างเช่นบิสมัทเฟอร์ไรต์ BiFeO [ ^{15 ]} BiMnO ⁽แม้ว่าจะเชื่อกันว่าเป็นแอนติโพลาร์) ^{[ 16 ]}และ PbVO ^{[ 17} ] ในวัสดุเหล่านี้ แคตไอออนที่ไซต์ A (Bi ³⁺ , Pb ^{2+ ) มีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว} 6s ²ที่ทำงานทางเคมีเชิงสเตอริโอ และการเยื้องศูนย์ของแคตไอออนที่ไซต์ A ได้รับการสนับสนุนโดยการแบ่งปันอิเล็กตรอนที่ลดพลังงานระหว่างออร์บิทัล 6pของไซต์ A ที่ว่างเปล่าอย่างเป็นทางการ และ ออร์บิทัล2pของ O ที่เต็ม^{[ 18 ]}

ในวัสดุเฟอร์โรอิเล็กทริกเชิงเรขาคณิต แรงผลักดันสำหรับการเปลี่ยนเฟส โครงสร้าง ที่นำไปสู่สถานะเฟอร์โรอิเล็กทริกแบบมีขั้ว คือการบิดเบี้ยวแบบหมุนของทรงหลายเหลี่ยม มากกว่าการเกิดพันธะโควาเลนต์แบบแบ่งปันอิเล็กตรอน การบิดเบี้ยวแบบหมุนดังกล่าวเกิดขึ้นในออกไซด์ของโลหะทรานซิชันหลายชนิด ตัวอย่างเช่น ในเพอร์รอฟสไกต์ การบิดเบี้ยวแบบนี้มักเกิดขึ้นเมื่อแคตไอออนที่ตำแหน่ง A มีขนาดเล็ก ทำให้ทรงแปดเหลี่ยมออกซิเจนยุบตัวลงรอบๆ แคตไอออนนั้น ในเพอร์รอฟสไกต์ การเชื่อมต่อแบบสามมิติของทรงหลายเหลี่ยมหมายความว่าไม่มีการเกิดโพลาไรเซชันสุทธิ หากทรงแปดเหลี่ยมหนึ่งหมุนไปทางขวา ทรงแปดเหลี่ยมข้างเคียงที่เชื่อมต่อกันจะหมุนไปทางซ้าย และเป็นเช่นนี้เรื่อยไป อย่างไรก็ตาม ในวัสดุแบบชั้น การหมุนดังกล่าวอาจนำไปสู่การเกิดโพลาไรเซชันสุทธิได้

เฟอร์โรอิเล็กทริกเชิงเรขาคณิตต้นแบบคือแบเรียม ทรานซิชัน เมทัลฟลูออไรด์ แบบชั้น BaMF , M=Mn, Fe, Co, Ni, Zn ซึ่งมีการเปลี่ยนผ่านเฟอร์โรอิเล็กทริกที่อุณหภูมิประมาณ 1000K และการเปลี่ยนผ่านแม่เหล็กไปสู่สถานะแอนติเฟอร์โรแมกเนติกที่อุณหภูมิประมาณ 50K ^{[ 19 ]}เนื่องจากการบิดเบี้ยวไม่ได้เกิดจากการผสมระหว่างแคตไอออนที่ไซต์ d และแอนไอออน จึงเข้ากันได้กับการมีอยู่ของแม่เหล็กที่ไซต์ B ซึ่งทำให้สามารถแสดงพฤติกรรมมัลติเฟอร์โรอิกได้^{[ 20 ]}

ตัวอย่างที่สองมาจากตระกูลของแมงกาไนท์ธาตุหายากหกเหลี่ยม (h- R MnO โดยที่R =Ho-Lu, Y) ซึ่งมีการเปลี่ยนเฟสโครงสร้างที่อุณหภูมิประมาณ 1300 K โดยส่วนใหญ่ประกอบด้วยการเอียงของไบพีระมิด MnO 5 ^{10 ] แม้ว่า}การเอียงเองจะมีโพลาไรเซชันเป็นศูนย์ แต่ก็เชื่อมโยงกับการขรุขระแบบมีขั้วของ ชั้นไอออน Rซึ่งให้โพลาไรเซชันประมาณ ~6  μC/cm ²เนื่องจากเฟอร์โรอิเล็กทริซิตี้ไม่ใช่พารามิเตอร์ลำดับหลัก จึงถูกอธิบายว่าไม่เหมาะสมเฟสมัลติเฟอร์โรอิกจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิประมาณ 100K เมื่อเกิดลำดับแอนติเฟอร์โรแมกเนติกรูปสามเหลี่ยมเนื่องจากความขัดแย้งของสปิน^{[ 21 ] [ 22 ]}

การเรียงตัวของประจุสามารถเกิดขึ้นได้ในสารประกอบที่มีไอออนที่มีวาเลนซ์ผสมกัน เมื่ออิเล็กตรอนซึ่งกระจายตัวที่อุณหภูมิสูง จะไปรวมตัวกันในรูปแบบที่เป็นระเบียบที่ตำแหน่งแคตไอออนต่างๆ ทำให้วัสดุกลายเป็นฉนวน เมื่อรูปแบบของอิเล็กตรอนที่รวมตัวกันเป็นแบบมีขั้ว สถานะการเรียงตัวของประจุจะเป็นเฟอร์โรอิเล็กทริก โดยปกติไอออนในกรณีดังกล่าวจะเป็นแม่เหล็ก ดังนั้นสถานะเฟอร์โรอิเล็กทริกจึงเป็นมัลติเฟอร์โรอิกด้วย^{[ 23 ]}ตัวอย่างแรกที่เสนอของมัลติเฟอร์โรอิกที่มีการเรียงตัวของประจุคือ LuFe O ซึ่งมีการเรียงตัวของประจุที่ 330 K ด้วยการจัดเรียงของไอออน Fe ²⁺และ Fe ^{3+ [ 24 ]}การเรียงตัวแบบเฟอร์ริแมกเนติกเกิดขึ้นต่ำกว่า 240 K อย่างไรก็ตาม เมื่อไม่นานมานี้มีการตั้งคำถามว่าการเรียงตัวของประจุเป็นแบบมีขั้วหรือไม่^{[ 25 ]}นอกจากนี้ ยังมีการเสนอเฟอร์โรอิเล็กทริกที่มีการเรียงตัวของประจุในแมกเนไทต์ Fe O ต่ำกว่าการเปลี่ยนผ่านของ Verwey ^{[ 26 ]}และ(Pr,Ca) MnO ^{[ 23 ]}

ในวัสดุเฟอร์โรอิกหลายเฟสที่ขับเคลื่อนด้วยแม่เหล็ก^{[ 27 ]}การโพลาไรเซชันทางไฟฟ้าในระดับมหภาคจะถูกเหนี่ยวนำโดยลำดับแม่เหล็กระยะไกลซึ่งไม่สมมาตรศูนย์กลาง ตามหลักการแล้ว การโพลาไรเซชันทางไฟฟ้า${\displaystyle \mathbf {P} }$ระบุในรูปของค่าการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก ${\displaystyle \mathbf {M} }$, โดย

${\displaystyle \mathbf {P} \sim \mathbf {M} \times (\nabla _{\mathbf {r} }\times \mathbf {M} )}$.

เช่นเดียวกับเฟอร์โรอิเล็กทริกเชิงเรขาคณิตที่กล่าวถึงข้างต้น เฟอร์โรอิเล็กทริกในกรณีนี้เป็นเฟอร์โรอิเล็กทริกที่ไม่เหมาะสม เนื่องจากโพลาไรเซชันไม่ใช่พารามิเตอร์ลำดับหลัก (ในกรณีนี้ พารามิเตอร์ลำดับหลักคือสนามแม่เหล็ก) สำหรับการเปลี่ยนเฟสเฟอร์โรอิก

The prototypical example is the formation of the non-centrosymmetric magnetic spiral state, accompanied by a small ferroelectric polarization, below 28K in TbMnO.^[8] In this case the polarization is small, 10⁻² μC/cm², because the mechanism coupling the non-centrosymmetric spin structure to the crystal lattice is the weak spin-orbit coupling. Larger polarizations occur when the non-centrosymmetric magnetic ordering is caused by the stronger superexchange interaction, such as in orthorhombic HoMnO and related materials.^[28] In both cases the magnetoelectric coupling is strong because the ferroelectricity is directly caused by the magnetic order.

While most magnetoelectric multiferroics developed to date have conventional transition-metal d-electron magnetism and a novel mechanism for the ferroelectricity, it is also possible to introduce a different type of magnetism into a conventional ferroelectric. The most obvious route is to use a rare-earth ion with a partially filled shell of f electrons on the A site. An example is EuTiO which, while not ferroelectric under ambient conditions, becomes so when strained a little bit,^[29] or when its lattice constant is expanded for example by substituting some barium on the A site.^[30]

It remains a challenge to develop good single-phase multiferroics with large magnetization and polarization and strong coupling between them at room temperature. Therefore, composites combining magnetic materials, such as FeRh,^[31] with ferroelectric materials, such as PMN-PT, are an attractive and established route to achieving multiferroicity. Some examples include magnetic thin films on piezoelectric PMN-PT substrates and Metglass/PVDF/Metglass trilayer structures.^[32] Recently an interesting layer-by-layer growth of an atomic-scale multiferroic composite has been demonstrated, consisting of individual layers of ferroelectric and antiferromagnetic LuFeO alternating with ferrimagnetic but non-polar LuFeO in a superlattice.^[33]

แนวทางใหม่ที่น่าสนใจคือเซรามิกชนิดคอร์-เชลล์ ซึ่งมีการสร้างคอมโพสิตแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้นในแหล่งกำเนิดระหว่างการสังเคราะห์ ในระบบ (BiFe Co O ) -(Bi K TiO ) (BFC-BKT) ได้มีการสังเกตการเชื่อมต่อ ME ที่แข็งแกร่งมากในระดับจุลภาคโดยใช้PFMภายใต้สนามแม่เหล็ก นอกจากนี้ ยังมีการสังเกตการสลับสนามแม่เหล็กผ่านสนามไฟฟ้าโดยใช้ MFM ^{[ 34 ]}ในที่นี้ เม็ดคอร์-เชลล์ที่มีฤทธิ์ ME ประกอบด้วยแกนแม่เหล็ก CoFe O (CFO) และเปลือก (BiFeO ) -(Bi K TiO ) (BFO-BKT) โดยที่แกนและเปลือกมีโครงสร้างแลตติซแบบเอพิเท็กเซียล^{[ 35 ]}กลไกของการเชื่อมต่อ ME ที่แข็งแกร่งเกิดขึ้นผ่านปฏิสัมพันธ์การแลกเปลี่ยนแม่เหล็กระหว่าง CFO และ BFO ข้ามอินเทอร์เฟซแกน-เปลือก ซึ่งส่งผลให้อุณหภูมิ Neel สูงถึง 670 K ของเฟส BF-BKT

มีรายงานเกี่ยวกับการเชื่อมต่อแม่เหล็กไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่อุณหภูมิห้องในมัลติเฟอร์โรอิกประเภท I เช่นในเพอร์รอฟสไกต์แม่เหล็ก "เจือจาง" (PbZr Ti O ) –(PbFe Ta O ) (PZTFT) ในเฟส Aurivillius บางชนิด ที่นี่ การเชื่อมต่อ ME ที่แข็งแกร่งได้รับการสังเกตในระดับจุลภาคโดยใช้PFMภายใต้สนามแม่เหล็กและเทคนิคอื่นๆ^{[ 36 ] [ 37 ]}มีรายงานมัลติเฟอร์โรอิกไฮบริดอินทรีย์-อนินทรีย์ในตระกูลเพอร์รอฟสไกต์โลหะฟอร์เมต^{[ 38 ]}เช่นเดียวกับมัลติเฟอร์โรอิกโมเลกุล เช่น [(CH ) NH ][Ni(HCOO) ] โดยมีการเชื่อมต่อที่ควบคุมโดยความเครียดแบบยืดหยุ่นระหว่างพารามิเตอร์ลำดับ^{[ 39 ]}

แรงผลักดันทางเทคโนโลยีหลักสำหรับการสำรวจวัสดุมัลติเฟอร์โรอิกส์คือศักยภาพในการควบคุมสนามแม่เหล็กโดยใช้สนามไฟฟ้าผ่านการเชื่อมโยงแม่เหล็กไฟฟ้า ความสามารถดังกล่าวอาจเปลี่ยนแปลงเทคโนโลยีได้ เนื่องจาก1การผลิตสนามไฟฟ้าใช้พลังงานน้อยกว่าการผลิตสนามแม่เหล็ก (ซึ่งต้องใช้กระแสไฟฟ้า) ที่ใช้ในเทคโนโลยีที่ใช้แม่เหล็กส่วนใหญ่ในปัจจุบัน มีความสำเร็จในการควบคุมทิศทาง ของสนามแม่เหล็กโดยใช้สนามไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น ในโครงสร้างเฮเทอโรของโลหะเฟอร์โรแมกเนติกทั่วไป และมัลติเฟอร์โรอิกส์ BiFeO3 ^{44 ] รวม}ถึงการควบคุมสถานะ แม่เหล็ก ตัวอย่างเช่น จากแอนติเฟอร์โรแมกเนติกไปเป็นเฟอร์โรแมกเนติกใน FeRh ^{[ 45 ]}

ในฟิล์มบางมัลติเฟอร์โรอิก พารามิเตอร์ลำดับแม่เหล็กและเฟอร์โรอิเล็กทริกที่เชื่อมโยงกันสามารถนำมาใช้ประโยชน์ในการพัฒนาอุปกรณ์แม่เหล็กไฟฟ้าได้ ซึ่งรวมถึง อุปกรณ์ สปินโทรนิกส์ แบบใหม่ เช่น เซนเซอร์ ความต้านทานแม่เหล็กแบบอุโมงค์ (TMR) และวาล์วสปินที่มีฟังก์ชันที่ปรับได้ด้วยสนามไฟฟ้า อุปกรณ์ TMR ทั่วไปประกอบด้วยวัสดุเฟอร์โรแมกเนติกสองชั้นที่คั่นด้วยชั้นกั้นอุโมงค์บางๆ (~2  นาโนเมตร) ที่ทำจากฟิล์มบางมัลติเฟอร์โรอิก^{[ 46 ]}ในอุปกรณ์ดังกล่าว การขนส่งสปินข้ามชั้นกั้นสามารถปรับได้ด้วยไฟฟ้า ในการกำหนดค่าอื่น ชั้นมัลติเฟอร์โรอิกสามารถใช้เป็นชั้นตรึงไบแอสแลกเปลี่ยนได้ หากทิศทางการวางแนวสปินแอนติเฟอร์โรแมกเนติกในชั้นตรึงมัลติเฟอร์โรอิกสามารถปรับได้ด้วยไฟฟ้า ความต้านทานแม่เหล็กของอุปกรณ์ก็จะสามารถควบคุมได้ด้วยสนามไฟฟ้าที่ใช้^{[ 47 ]}นอกจากนี้ยังสามารถสำรวจองค์ประกอบหน่วยความจำหลายสถานะ ซึ่งข้อมูลจะถูกจัดเก็บไว้ทั้งในโพลาไรเซชันไฟฟ้าและแม่เหล็ก

โครงสร้างคอมโพสิตมัลติเฟอร์โรอิกในรูปแบบก้อนถูกสำรวจเพื่อใช้เป็นเซ็นเซอร์สนามแม่เหล็กกระแสสลับที่มีความไวสูงและอุปกรณ์ไมโครเวฟที่ปรับได้ด้วยไฟฟ้า เช่น ตัวกรอง ออสซิลเลเตอร์ และตัวเปลี่ยนเฟส (ซึ่งการสั่นพ้องของเฟอร์ริ-, เฟอร์โร- หรือแอนติเฟอร์โร-แมกเนติกจะถูกปรับด้วยไฟฟ้าแทนที่จะเป็นแม่เหล็ก) ^{[ 48 ]}

วัสดุมัลติเฟอร์โรอิกถูกนำมาใช้เพื่อตอบคำถามพื้นฐานในจักรวาลวิทยาและฟิสิกส์อนุภาค^{[ 49 ]}ในกรณีแรก ข้อเท็จจริงที่ว่าอิเล็กตรอนแต่ละตัวเป็นวัสดุมัลติเฟอร์โรอิกในอุดมคติ โดยที่โมเมนต์ไดโพลไฟฟ้าใดๆ ที่จำเป็นตามสมมาตรจะต้องมีแกนเดียวกันกับโมเมนต์ไดโพลแม่เหล็ก ได้ถูกนำมาใช้เพื่อค้นหาโมเมนต์ไดโพลไฟฟ้าของอิเล็กตรอน การใช้วัสดุมัลติเฟอร์โรอิกที่ออกแบบ(Eu,Ba)TiO การเปลี่ยนแปลงของโมเมนต์แม่เหล็กสุทธิเมื่อสลับโพลาไรเซชันเฟอร์โรอิเล็กทริกในสนามไฟฟ้าที่ใช้ได้รับการตรวจสอบ ทำให้สามารถดึงค่าขอบเขตบนของค่าที่เป็นไปได้ของโมเมนต์ไดโพลไฟฟ้าของอิเล็กตรอนออกมาได้^{[ 50 ]}ปริมาณนี้มีความสำคัญเพราะมันสะท้อนถึงปริมาณของการแตกหักของสมมาตรการย้อนกลับเวลา (และด้วยเหตุนี้ CP) ในจักรวาล ซึ่งกำหนดข้อจำกัดที่รุนแรงต่อทฤษฎีฟิสิกส์อนุภาคพื้นฐาน ในตัวอย่างที่สอง การเปลี่ยนเฟสเฟอร์โรอิเล็กทริกทางเรขาคณิตที่ไม่เหมาะสมที่ผิดปกติในแมงกาไนท์หกเหลี่ยมได้รับการแสดงให้เห็นว่ามีลักษณะสมมาตรที่เหมือนกันกับการเปลี่ยนเฟสของจักรวาลยุคแรกที่เสนอไว้^{[ 51 ]}ด้วยเหตุนี้ แมงกาไนท์หกเหลี่ยมจึงสามารถใช้ในการทดลองในห้องปฏิบัติการเพื่อทดสอบแง่มุมต่างๆ ของฟิสิกส์จักรวาลยุคแรก^{[ 52 ]}โดยเฉพาะอย่างยิ่ง กลไกที่เสนอสำหรับการก่อตัวของสายคอสมิกได้รับการตรวจสอบแล้ว^{[ 52 ]}และแง่มุมต่างๆ ของวิวัฒนาการของสายคอสมิกกำลังได้รับการสำรวจผ่านการสังเกตอะนาล็อกจุดตัดโดเมนมัลติเฟอร์โรอิก

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่าน มามีการระบุการใช้งานที่ไม่คาดคิดอื่นๆ อีกหลายอย่าง โดยส่วนใหญ่อยู่ในบิสมัทเฟอร์ไรต์ที่มีคุณสมบัติหลายอย่าง ซึ่งดูเหมือนจะไม่เกี่ยวข้องโดยตรงกับแม่เหล็กและเฟอร์โรอิเล็กทริกที่เชื่อมโยงกัน ซึ่งรวมถึงปรากฏการณ์โฟโตโวล ตาอิก ^{[ 53 ]}การเร่ง ปฏิกิริยาด้วยแสง ^{[ 54 ]}และพฤติกรรมการตรวจจับก๊าซ^{[ 55 ]}เป็นไปได้ว่าการรวมกันของโพลาไรเซชันเฟอร์โรอิเล็กทริกกับช่องว่างแถบพลังงานขนาดเล็กที่ประกอบด้วยสถานะ d ของโลหะทรานซิชันบางส่วน เป็นสาเหตุของคุณสมบัติที่เอื้ออำนวยเหล่านี้

ฟิล์มมัลติเฟอร์โรอิกที่มีโครงสร้างช่องว่างแถบพลังงานที่เหมาะสมในเซลล์แสงอาทิตย์ได้รับการพัฒนาขึ้น ซึ่งส่งผลให้ประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน สูงเนื่องจากการแยกตัวของพาหะที่ขับเคลื่อนด้วยโพลาไรเซชันเฟอร์โรอิเล็กทริกที่มีประสิทธิภาพและการ ^{สร้าง}แรงดันไฟฟ้าจากแสงที่เกิดจากช่องว่างแถบพลังงานเกิน ฟิล์มต่างๆ ได้รับการวิจัย และยังมีแนวทางใหม่ในการปรับช่องว่างแถบพลังงานของออกไซด์เพอร์รอฟสไกต์หลายชั้นคู่ได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยการออกแบบลำดับของแคตไอออนสำหรับ Bi FeCrO ^{[ 56} ]

เมื่อเร็วๆ นี้มีการชี้ให้เห็นว่า ในทำนองเดียวกันกับที่สามารถสร้างโพลาไรเซชันทางไฟฟ้าได้โดยการเรียงลำดับแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงตามพื้นที่ แม่เหล็กก็สามารถสร้างขึ้นได้โดยการโพลาไรเซชันที่เปลี่ยนแปลงตามเวลา ปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเรียกว่าDynamical Multiferroicity [ ^{57 ] การ}ทำให้เป็นแม่เหล็ก${\displaystyle \mathbf {M} }$ได้รับจาก

${\displaystyle \mathbf {M} \sim \mathbf {P} \times {\frac {\partial \mathbf {P} }{\partial t}}}$

ที่ไหน${\displaystyle \mathbf {P} }$คือการโพลาไรเซชันและ${\displaystyle \times }$บ่งชี้ถึงผลคูณเวกเตอร์ รูปแบบมัลติเฟอร์โรอิซิตี้แบบไดนามิกเป็นพื้นฐานของปรากฏการณ์ที่หลากหลายดังต่อไปนี้: ^{[ 57 ]}

• ปรากฏการณ์ซีแมนของโฟนอน คือปรากฏการณ์ที่โฟนอนที่มีโพลาไรเซชันแบบวงกลมตรงข้ามกันมีพลังงานต่างกันในสนามแม่เหล็ก ปรากฏการณ์นี้ยังรอการยืนยันทางทดลองอยู่
• การกระตุ้นแมกนอนแบบเรโซแนนซ์โดยโฟนอนที่ขับเคลื่อนด้วยแสง^{[ 58 ]}
• อิเล็กโตรแมกนอนประเภท Dzylaoshinskii-Moriya ^{[ 59 ]}
• ปรากฏการณ์ฟาราเดย์ผกผัน^{[ 60 ]}
• รสชาติแปลกใหม่ของภาวะวิกฤตควอนตัม^{[ 61 ]}

การศึกษาพลวัตในระบบมัลติเฟอร์โรอิกเกี่ยวข้องกับการทำความเข้าใจวิวัฒนาการของเวลาของการเชื่อมโยงระหว่าง ลำดับ เฟอร์โรอิก ต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้สนามภายนอกที่ประยุกต์ใช้ งานวิจัยในปัจจุบันในสาขานี้ได้รับแรงผลักดันจากทั้งศักยภาพของแอปพลิเคชันประเภทใหม่ๆ ที่อาศัยลักษณะการเชื่อมโยงของพลวัต และการค้นหาฟิสิกส์ใหม่ที่อยู่ใจกลางความเข้าใจพื้นฐานของการกระตุ้น MF ขั้นพื้นฐาน งานวิจัยเกี่ยวกับพลวัตของ MF จำนวนมากกำลังมุ่งเน้นไปที่การเชื่อมโยงระหว่างพารามิเตอร์ลำดับไฟฟ้าและแม่เหล็กในมัลติเฟอร์โรอิกแม่เหล็กไฟฟ้า ในกลุ่มวัสดุนี้ งานวิจัยชั้นนำกำลังสำรวจทั้งในเชิงทฤษฎีและเชิงทดลองถึงขีดจำกัดพื้นฐาน (เช่น ความเร็วการเชื่อมโยงภายใน ความแข็งแรงของการเชื่อมโยง การสังเคราะห์วัสดุ) ของการเชื่อมโยงแม่เหล็กไฟฟ้าแบบไดนามิก และวิธีการที่จะบรรลุและใช้ประโยชน์จากขีดจำกัดเหล่านี้เพื่อการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ๆ

หัวใจสำคัญของเทคโนโลยีที่เสนอโดยอาศัยการเชื่อมโยงแม่เหล็กไฟฟ้าคือกระบวนการสวิตช์ ซึ่งอธิบายถึงการควบคุมคุณสมบัติทางแม่เหล็กในระดับมหภาคของวัสดุด้วยสนามไฟฟ้าและในทางกลับกัน ฟิสิกส์ส่วนใหญ่ของกระบวนการเหล่านี้อธิบายได้ด้วยพลวัตของโดเมนและผนังโดเมนเป้าหมายสำคัญของการวิจัยในปัจจุบันคือการลดเวลาในการสวิตช์ให้เหลือน้อยที่สุด จากเศษเสี้ยววินาที ("สภาวะกึ่งคงที่") ไปสู่ระดับนาโนวินาทีและเร็วกว่านั้น ซึ่งเป็นช่วงเวลาปกติที่จำเป็นสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ เช่น อุปกรณ์หน่วยความจำรุ่นต่อไป

กระบวนการอัลตร้าฟาสต์ที่ทำงานในระดับพิโควินาที เฟมโตวินาที และแม้แต่แอตโตวินาที ล้วนถูกขับเคลื่อนและศึกษาโดยใช้วิธีการทางแสงซึ่งเป็นแนวหน้าของวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ ฟิสิกส์ที่รองรับการสังเกตการณ์ในช่วงเวลาสั้นๆ เหล่านี้ถูกควบคุมโดยพลวัตที่ไม่สมดุล และมักใช้กระบวนการเรโซแนนซ์ การสาธิตกระบวนการอัลตร้าฟาสต์อย่างหนึ่งคือการสลับจากสถานะแอนติเฟอร์โรแมกเนติกแบบเส้นตรงไปเป็นสถานะแอนติเฟอร์โรแมกเนติกแบบเกลียวใน CuO ภายใต้การกระตุ้นด้วย พัลส์เลเซอร์ 800 นาโนเมตร 40 เฟมโตวินาที ^{[ 62 ]}ตัวอย่างที่สองแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการควบคุมคลื่นสปินโดยตรงด้วยรังสีเทราเฮิรตซ์บน NiO แอนติเฟอร์โรแมกเนติก^{[ 63 ]}สิ่งเหล่านี้เป็นการสาธิตที่น่าสนใจว่าการสลับคุณสมบัติทางไฟฟ้าและแม่เหล็กในมัลติเฟอร์โรอิกส์ ซึ่งถูกไกล่เกลี่ยโดยลักษณะผสมของพลวัตแม่เหล็กไฟฟ้า อาจนำไปสู่การประมวลผลข้อมูล การสื่อสาร และอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ควอนตัมแบบอัลตร้าฟาสต์ได้อย่างไร

งานวิจัยปัจจุบันเกี่ยวกับพลวัตของสนามแม่เหล็ก (MF) มีเป้าหมายเพื่อตอบคำถามที่ยังเปิดอยู่หลายข้อ เช่น การนำการสลับโดเมนความเร็วสูงพิเศษไปใช้ในทางปฏิบัติและการสาธิต การพัฒนาแอปพลิเคชันใหม่ ๆ เพิ่มเติมโดยอาศัยพลวัตที่ปรับได้ เช่น การพึ่งพาความถี่ของสมบัติทางไดอิเล็กทริก ความเข้าใจพื้นฐานเกี่ยวกับลักษณะผสมของการกระตุ้น (เช่น ในกรณีของแม่เหล็กไฟฟ้า โหมดโฟนอน-แมกนอนผสม – 'อิเล็กโทรแมกนอน') และศักยภาพในการค้นพบฟิสิกส์ใหม่ ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการเชื่อมโยงของสนามแม่เหล็ก

ตรงกันข้ามกับวัสดุที่มีลำดับเฟอร์โรอิกเพียงลำดับเดียว โดเมนในมัลติเฟอร์โรอิกมีคุณสมบัติและฟังก์ชันการทำงานเพิ่มเติม ตัวอย่างเช่น มีลักษณะเฉพาะด้วยการประกอบของพารามิเตอร์ลำดับอย่างน้อยสองตัว^{[ 64 ]}พารามิเตอร์ลำดับอาจเป็นอิสระ (โดยทั่วไปแต่ไม่จำเป็นสำหรับมัลติเฟอร์โรอิกประเภท I) หรือเชื่อมโยงกัน (จำเป็นสำหรับมัลติเฟอร์โรอิกประเภท II)

คุณสมบัติที่โดดเด่นหลายประการที่ทำให้โดเมนในวัสดุมัลติเฟอร์โรอิกแตกต่างจากโดเมนในวัสดุที่มีลำดับเฟอร์โรอิกเดี่ยว ล้วนเป็นผลมาจากการเชื่อมโยงระหว่างพารามิเตอร์ลำดับ

• การเชื่อมต่อดังกล่าวสามารถนำไปสู่รูปแบบที่มีการกระจายตัวและ/หรือโครงสร้างของโดเมนที่เป็นเอกลักษณ์เฉพาะของวัสดุที่มีคุณสมบัติหลายอย่างพร้อมกัน (multiferroics)
• โดยทั่วไปแล้ว การเชื่อมโยงพารามิเตอร์ลำดับจะมีความสม่ำเสมอทั่วทั้งโดเมน กล่าวคือ ผลกระทบจากเกรเดียนต์นั้นมีน้อยมาก
• ในบางกรณี ค่าสุทธิเฉลี่ยของพารามิเตอร์ลำดับสำหรับรูปแบบโดเมนมีความเกี่ยวข้องกับการเชื่อมต่อมากกว่าค่าของพารามิเตอร์ลำดับของโดเมนแต่ละโดเมน^{[ 65 ]}

ปัญหาเหล่านี้ก่อให้เกิดคุณสมบัติใหม่ๆ ซึ่งเป็นเหตุผลที่ทำให้วัสดุเหล่านี้ได้รับความสนใจอย่างมากในปัจจุบัน

ผนังโดเมนเป็นบริเวณการเปลี่ยนผ่านที่ขยายออกไปในเชิงพื้นที่ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการถ่ายโอนพารามิเตอร์ลำดับจากโดเมนหนึ่งไปยังอีกโดเมนหนึ่ง เมื่อเปรียบเทียบกับโดเมนแล้ว ผนังโดเมนจะไม่เป็นเนื้อเดียวกันและอาจมีสมมาตรที่ต่ำกว่า ซึ่งอาจปรับเปลี่ยนคุณสมบัติของวัสดุหลายเฟอร์โรอิกและการเชื่อมโยงของพารามิเตอร์ลำดับ ทำให้เกิดผลกระทบทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน ผนังโดเมนของวัสดุหลายเฟอร์โรอิกอาจแสดง คุณสมบัติ ทางสถิต ^{[ 66 ]}และไดนามิก^{[ 67 ]}ที่เฉพาะเจาะจง

คุณสมบัติคงที่ หมายถึง ผนังที่อยู่กับที่ ซึ่งอาจเกิดจาก...

• มิติที่ลดลง
• ความกว้างที่จำกัดของกำแพง
• ความสมมาตรที่แตกต่างกันของผนัง
• ความไม่สม่ำเสมอทางเคมี อิเล็กทรอนิกส์ หรือพารามิเตอร์ลำดับภายในผนังและผลกระทบจากการไล่ระดับที่เกิดขึ้น^{[ 68 ]}