Rewolucja w pamięci komputerowej: obietnica niklu jodku dzięki silnym właściwościom magnetoelektrycznym

WarsawNaukowcy z Uniwersytetu Teksańskiego w Austin oraz Instytutu Maxa Plancka ds. Struktury i Dynamiki Materii odkryli, że jodek niklu (NiI₂) może zrewolucjonizować technologię pamięci komputerowej. Ten materiał charakteryzuje się silnym sprzężeniem magnetoelektrycznym, co oznacza, że można go kontrolować zarówno za pomocą pola elektrycznego, jak i magnetycznego.

Oto najważniejsze kwestie:

NiI₂ charakteryzuje się większym sprzężeniem magnetoelektrycznym niż jakikolwiek znany podobny materiał. Może to otworzyć drogę do tworzenia niezwykle szybkich i kompaktowych urządzeń, takich jak pamięci magnetyczne. W badaniach wykorzystano ultrakrótkie impulsy laserowe do zmierzenia zmian w porządku elektrycznym i magnetycznym NiI₂. Naukowcy przeprowadzili szczegółowe obliczenia, aby zrozumieć, dlaczego ten materiał jest tak wydajny.

Przez wiele lat naukowcy poszukiwali materiałów, które mogą zmieniać swoje właściwości magnetyczne pod wpływem pola elektrycznego i odwrotnie. Odkryto, że NiI₂ ma silną zdolność do takich zmian, co czyni go obiecującym materiałem dla nowych technologii.

Badacze pobudzili NiI₂ za pomocą krótkich impulsów laserowych trwających kilka femtosekund i zaobserwowali zmiany w jego właściwościach elektrycznych i magnetycznych. Odkryli, że materiał ten wykazuje bardzo silne powiązanie między właściwościami elektrycznymi i magnetycznymi z dwóch powodów. Po pierwsze, istnieje silna interakcja między spinem elektronów a ich ruchem orbitalnym na atomach jodu, znana jako sprzężenie spin-orbita. Po drugie, specyficzny rodzaj układu magnetycznego w NiI₂, zwany spirala spinowa lub helisa spinowa, dodatkowo wzmacnia tę interakcję.

Frank Gao, badacz podoktorski z UT i główny autor badania, stwierdził, że badanie tych efektów na bardzo małą skalę było niezwykle trudne. Pomimo tego ich sukces stanowi ważny postęp w dziedzinie multiferroików.

Zobacz również:

Dzisiaj · 16:08

Odkrywanie tajemnic mózgu dorosłej muszki owocowej

Materiały takie jak NiI₂ mogą mieć wiele różnych zastosowań.

• Kompaktowa i energooszczędna pamięć komputerowa oparta na magnetyzmie, umożliwiająca szybsze przechowywanie i odzyskiwanie danych w porównaniu z obecnymi technologiami pamięci.
• Połączenia w platformach obliczeń kwantowych.
• Czujniki chemiczne do zapewnienia kontroli jakości i bezpieczeństwa leków w przemyśle chemicznym i farmaceutycznym.

Xinyue Peng, studentka studiów magisterskich i jedna z głównych autorek, stwierdziła, że to odkrycie może prowadzić do stworzenia bardzo szybkich i energooszczędnych urządzeń magnetoelektrycznych, szczególnie w zastosowaniach związanych z pamięciami magnetycznymi.

Zespół badawczy uważa, że ich odkrycia mogą pomóc w identyfikacji innych materiałów o podobnych właściwościach. Ponadto sądzą, że dalsze prace nad materiałem mogą poprawić interakcje magnetoelektryczne w NiI₂, co prowadziłoby do jego szerszego zastosowania.

Badania zostały sfinansowane przez różne instytucje.

• Fundacja Roberta A. Welcha
• Amerykańska Narodowa Fundacja Naukowa
• Biuro Badań Naukowych Sił Powietrznych USA
• Program badań i innowacji Unii Europejskiej Horizon Europe
• Konsorcjum Doskonałości „CUI: Zaawansowane Obrazowanie Materii”
• Centrum Maxa Plancka i Nowego Jorku ds. Zjawisk Kwantowych w Warunkach Nieustalonych
• Fundacja Simonsa
• Ministerstwo Nauki i Technologii Tajwanu

Naukowcy z różnych instytucji, takich jak Uniwersytet Teksański, MPSD, Academia Sinica, Uniwersytet w Bremie oraz Kalifornijski Instytut Technologiczny, współpracowali nad tym projektem. Ich wspólna praca przyczyniła się do postępu w rozwoju przyszłej pamięci komputerowej.