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Curvilinear multiferroics

Descrizione del progetto

Multiferroici curvilinei per applicazioni avanzate

Il rapido sviluppo in ambito di computazione ispirata al cervello, apprendimento automatico e reti neurali profonde per applicazioni quali gli smartphone e la guida autonoma richiede nuovi concetti di logica e di memorizzazione che vadano oltre le convenzionali architetture di von Neumann. I materiali multiferroici sono fattori chiave in tal senso; ciononostante, la loro disponibilità è limitata. Le progettazioni attuali cercano di indurre l’ordinamento ferroelettrico nei magneti per controllare gli stati magnetici non volatili; questo approccio, tuttavia, non ha prodotto risultati significativi. Il progetto 3DmultiFerro, finanziato dal CER, si prefigge di creare multiferroici curvilinei applicando l’ordine ferrotoroidale a film sottili magnetici geometricamente curvi, anziché indurre la ferroelettricità, valutandone inoltre il potenziale nei dispositivi di memoria e logici. L’approccio adottato dal progetto potrebbe trasformare i materiali ferrotoroidici rari in una classe più comune, simile a quella dei ferromagneti convenzionali.

Obiettivo

Disruptive development of brain-inspired computing, machine learning and deep neural networks for electronic assistants in smartphones, autonomous driving systems or chatGPT require new logic and storage concepts, which are beyond conventional von Neumann computer architectures. Materials known as multiferroics are identified as key enablers of these technologies. In contrast to ferromagnets, where the magnetic state is controlled by magnetic fields (energy inefficient due to flowing currents), magnetoelectric multiferroics allow manipulation of magnetic states by electric fields. The great promise of multiferroic materials towards energy efficient computing is compromised by the limited material portfolio. Literally, after decades of research, we have only one multiferroic (i.e. BiFeO3) potentially promising for room temperature spintronic devices. Even this most advanced material meets challenges outperforming state-of-the-art CMOS elements.
The mainstream approach to design magnetoelectrics is to induce ferroelectric ordering in magnets to control non-volatile magnetic states electrically. Although intuitively understandable, this concept failed providing a technologically-relevant multiferroics. Here, we propose a paradigm shift in the design of multiferroic materials. Instead of trying to induce ferroelectricity, we will realize curvilinear multiferroics by imposing ferrotoroidal order in geometrically curved magnetic thin films.
Fundamentally, we predict that effects of geometric curvature and inhomogeneous mechanical strain will induce sizeable ferrotoroidal order parameter in any magnetically ordered material, rendering this material multiferroic. Hence, curvilinear systems will turn rare ferrotoroidic materials in a broadly populated material class, available for material science and technologies similar to the conventional ferromagnets.
This project will enable curvilinear multiferroics and validate their application potential for memory and logic devices.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.

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Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC -

Istituzione ospitante

HELMHOLTZ-ZENTRUM DRESDEN-ROSSENDORF EV
Contributo netto dell'UE
€ 2 500 000,00
Indirizzo
BAUTZNER LANDSTRASSE 400
01328 Dresden
Germania

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Regione
Sachsen Dresden Dresden, Kreisfreie Stadt
Tipo di attività
Organizzazioni di ricerca
Collegamenti
Costo totale
€ 2 500 000,00

Beneficiari (1)