Szybsze i tańsze przechowywanie danych dzięki przełomowi w materiałoznawstwie
Finansowani ze środków unijnych naukowcy z Francji, Niemiec i Wlk. Brytanii opracowali materiał, który cechuje się rzadką i wszechstronną cechą magnetyzmu w temperaturze pokojowej. W artykule opublikowanym w czasopiśmie Nature Materials zespół wyjaśnia, jak tę unikalną "multiferroiczną" właściwość materiału można by wdrożyć w szybkim i niedrogim przechowywaniu danych. Materiał multiferroiczny można ładować zarówno elektrycznie (ferroelektryczność), jak i magnetycznie. Jego magnetyzacja jest regulowana za pomocą elektryczności. Badania otrzymały wsparcie w postaci grantu dla doświadczonych naukowców Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych, o wartości 2.148.796 EUR, w ramach projektu FEMMES (Ferroelektryczne, wielofunkcyjne połączenia tunelowe do memrystorów i spintroniki). Autorzy badań są również beneficjentami pomocy z projektu ELISA (Europejska działalność związana ze źródłami światła - synchrotrony i lasery na swobodnych elektronach), współfinansowanego z budżetu tematu "Infrastruktury badawcze" Siódmego Programu Ramowego (7PR), w ramach którego przyznano naukowcom 10 mln EUR na prowadzenie doświadczeń w Centrum Badań Materiałów i Energii im. Helmholtza w Berlinie. Materiał, na którym oparły się badania nazywany jest tytanianem baru (BaTiO3). Zespół zaobserwował podwójną właściwość - ferroelektryczną i ferromagnetyczną - w cienkich warstwach BaTiO3, korzystając z metody badawczej znanej jako rezonansowe magnetyczne rozpraszanie promieni X. "Pokazaliśmy, jak można otrzymać materiał multiferroiczny w temperaturze pokojowej" - mówi kierownik badań Sergio Valencia z Centrum Badań Materiałów i Energii im. Helmholtza w Berlinie. "Tytanian baru jest ferromagnetykiem, a to oznacza, że posiada sieciowy moment magnetyczny, który można kontrolować za pomocą pola elektrycznego. Pomysł polega na tym, że można podłączyć ferroelektryk do napięcia i odwrócić polaryzację, która wpłynie z kolei na magnetyzację warstwy [BaTiO3]. Można to na przykład wykorzystać do zapisywania bitów informacji w pamięci komputerów przez samo podłączenie napięcia, co jest znacznie tańsze pod względem energetycznym niż tradycyjne pola magnetyczne." Z tego właśnie względu możliwość sterowania magnetyzmem materiałów w temperaturze pokojowej jest rentowniejsza, a z kolei kontrolowanie obecnych materiałów multiferroicznych jest znacznie bardziej skomplikowane. Zespół ma nadzieję, że poczynione odkrycia zmniejszą niedobór tego typu multiferroików. Dwie cechy - ferromagnetyczna i ferroelektryczna - mają burzliwe relacje. Warunki, jakich wymaga ferromagnetyk niestety nie są takie same, jak te potrzebne ferroelektrykowi. Aczkolwiek jednocześnie uzupełniają się wzajemnie i wpływają na swoje zachowanie. "Jest ich niewiele i problem polega na tym, że większość z nich ma właściwości multiferroiczne jedynie w bardzo niskich temperaturach" - zauważa Sergio Valencia. "Dlatego nie znajdują zastosowania. Jeżeli multifferoik potrzebuje temperatury 270°C, to jego wdrożenie w urządzeniach pracujących w temperaturze pokojowej jest naprawdę trudne i skomplikowane." Głównym celem projektu FEMMES, który będzie realizowany do 2016 r., jest badanie zależności między tunelowaniem ładunku/spinu a ferroelektrycznością w ferroelektrycznych połączeniach tunelowych (FTJ) złożonych z dwóch elektrod oddzielonych ferroelektryczną barierą tunelową. Przedmiotem zainteresowania będą zagadnienia o fundamentalnym znaczeniu, takie jak wpływ powierzchni międzyfazowej i małej grubości na ferroelektryczność, uzależnienie tunelowania ładunku i spinu od orientacji ferroelektrycznej (elektrooporność), oddziaływanie ferroelektryczności bariery na magnetyzm i polaryzację spinu elektrod.Więcej informacji: Centrum Badań Materiałów i Energii im. Helmholtza: http://www.helmholtz-berlin.de/index_en.html(odnośnik otworzy się w nowym oknie)
Kraje
Niemcy, Francja, Zjednoczone Królestwo