Hersens in het kwadraat: de veelbelovende kracht van nikkeljodide in computergeheugen

AmsterdamWetenschappers van de Universiteit van Texas in Austin en het Max Planck Instituut voor de Structuur en Dynamiek van Materie hebben ontdekt dat nikkeljodide (NiI₂) de technologie van computergeheugen kan veranderen. Dit materiaal heeft een sterke magneto-elektrische koppeling, wat betekent dat het zowel door elektrische als magnetische velden kan worden bestuurd.

Hier zijn de belangrijkste punten:

• NiI₂ vertoont een sterkere magneto-elektrische koppeling dan enig vergelijkbaar materiaal.
• Dit materiaal kan leiden tot razendsnelle en compacte apparaten, zoals magnetische geheugens.
• NiI₂ werd getest met ultrakorte laserpulsen om veranderingen in elektrische en magnetische ordeningen te meten.
• Onderzoekers voerden gedetailleerde berekeningen uit om te begrijpen waarom dit materiaal zo effectief is.

Al jaren zoeken wetenschappers naar materialen die hun magnetische eigenschappen kunnen veranderen onder invloed van een elektrisch veld, en omgekeerd. NiI₂ blijkt over deze unieke eigenschap te beschikken, waardoor het een veelbelovend materiaal is voor nieuwe technologieën.

Onderzoekers hebben NiI₂ blootgesteld aan ultrakorte laserpulsen van enkele femtoseconden en de veranderingen in de elektrische en magnetische eigenschappen geobserveerd. Ze ontdekten dat het materiaal een zeer sterke koppeling heeft tussen zijn elektrische en magnetische eigenschappen, die te wijten is aan twee oorzaken. Ten eerste is er een sterke interactie tussen de spin- en baanbewegingen van de elektronen op de jodiumatomen, bekend als spin-baan koppeling. Ten tweede versterkt een specifieke magnetische ordening in NiI₂, een zogenaamde spin spiraal of spin helix, deze interactie nog verder.

Frank Gao, postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Texas en hoofdauteur van de studie, gaf aan dat het bestuderen van deze effecten op zeer kleine schaal bijzonder uitdagend was. Desondanks toont hun succes aan dat er belangrijke vooruitgang is geboekt op het gebied van multiferroica.

Lees ook:

Vandaag · 20:14

Planten als biofabrieken voor energierijke supplementen

Materialen zoals NiI₂ kunnen op verschillende manieren worden toegepast.

• Compacte en energiezuinige magnetische computermemory, die snellere gegevensopslag en -opvraging biedt dan huidige geheugentechnologieën.
• Verbindingsstukken in quantumcomputing-platforms.
• Chemische sensoren voor kwaliteitscontrole en medicijnveiligheid in de chemische en farmaceutische sectoren.

Promovenda Xinyue Peng, die een andere hoofdauteur is, zei dat deze ontdekking kan leiden tot zeer snelle en energiezuinige magneto-elektronische apparaten, met name voor magnetische geheugensystemen.

Het onderzoeksteam denkt dat hun bevindingen kunnen helpen bij het ontdekken van andere materialen met vergelijkbare eigenschappen. Ze zijn ook van mening dat verder onderzoek naar het materiaal de magneto-elektrische interactie in NiI₂ kan verbeteren, wat zou kunnen leiden tot meer toepassingsmogelijkheden.

Het onderzoek werd gefinancierd door diverse organisaties.

• De Robert A. Welch Stichting
• Amerikaanse Nationale Wetenschapsstichting
• Amerikaanse Luchtmacht Onderzoeksbureau
• Horizon Europe-programma van de Europese Unie
• Cluster of Excellence "CUI: Advanced Imaging of Matter"
• Max Planck-New York City Centrum voor Non-Equilibrium Quantum Verschijnselen
• Simons Stichting
• Ministerie van Wetenschap en Technologie in Taiwan

Onderzoekers van verschillende instituten, waaronder UT, MPSD, Academia Sinica, Universiteit Bremen en Caltech, hebben gezamenlijk aan dit project gewerkt. Hun gezamenlijke inspanningen hebben de ontwikkeling van toekomstige computermemory aanzienlijk bevorderd.