Nickeljodid lovar snabb och kompakt datorminne tack vare sina magnetoelektriska egenskaper

StockholmForskare vid University of Texas i Austin och Max Planck-institutet för Struktur och Dynamik av Materia har upptäckt att nickeljodid (NiI₂) skulle kunna förändra datorminnesteknologin. Detta material har en stark magnetoelektrisk koppling, vilket innebär att det kan styras av både elektriska och magnetiska fält.

Här är de viktigaste punkterna:

• NiI₂ har en starkare magnetoelektrisk koppling än något annat känt liknande material.
• Detta kan leda till extremt snabba och kompakta enheter, såsom magnetiska minnen.
• NiI₂ testades med ultrakorta laserpulser för att mäta förändringar i elektriska och magnetiska ordningar.
• Forskare genomförde detaljerade beräkningar för att förstå varför detta material är så effektivt.

Under många år har forskare letat efter material som kan ändra sina magnetiska egenskaper när de utsätts för ett elektriskt fält och vice versa. NiI₂ har visat sig ha en stark förmåga att göra detta, vilket gör det till ett lovande material för ny teknik.

Forskare stimulerade NiI₂ med mycket korta laserpulser som varade i några femtosekunder och observerade förändringarna i dess elektriska och magnetiska egenskaper. De upptäckte att materialet har en mycket stark koppling mellan sina elektriska och magnetiska egenskaper av två skäl. För det första finns det en stark växelverkan mellan elektronernas spinn och orbitalrörelser på jodatomerna, kallad spinn-bana-koppling. För det andra förstärker en specifik typ av magnetisk ordning i NiI₂, känd som spinnspiral eller spinnhelix, denna växelverkan ytterligare.

Frank Gao, en postdoktoral forskare vid UT och huvudförfattare till studien, nämnde att det var mycket svårt att undersöka dessa effekter i en mycket liten skala. Trots detta visar deras framgång på betydande framsteg inom området multiferroics.

Läs också:

Idag · 16:08

En ny era: vuxna bananflugans hjärna kartlagd

Material som NiI₂ kan användas på många olika sätt.

• Magnetiskt dataminne som är kompakt och energieffektivt och ger snabbare datalagring och återhämtning än nuvarande minnesteknologier.
• Förbindelser i kvantdatorplattformar.
• Kemiska sensorer för att säkerställa kvalitetskontroll och läkemedelssäkerhet inom kemi- och läkemedelsindustrin.

Doktorand Xinyue Peng, som också är en av huvudförfattarna, sade att den här upptäckten kan leda till mycket snabba och energisnåla magnetoelektriska enheter, särskilt för magnetiska minnen.

Forskargruppen tror att deras upptäckter kan hjälpa till att identifiera andra material med liknande egenskaper. De anser också att ytterligare forskning på materialet kan förbättra den magnetoelektriska interaktionen i NiI₂, vilket kan leda till fler användningsområden.

Studien finansierades av en rad olika organisationer.

• Robert A. Welch-stiftelsen
• USA:s nationella vetenskapsstiftelse
• USA:s flygvapens kontor för vetenskaplig forskning
• Europeiska unionens forsknings- och innovationsprogram Horizon Europe
• Excellensklustret "CUI: Advanced Imaging of Matter"
• Max Planck-New York City Center för icke-jämviktskvittonsfenomen
• Simons Foundation
• Ministry of Science and Technology i Taiwan

Forskare från olika organisationer, såsom UT, MPSD, Academia Sinica, Universitetet i Bremen och California Institute of Technology, samarbetade i detta projekt. Deras gemensamma arbete har drivit utvecklingen av framtidens datorminnen framåt.