En ny perovskite kan føre den næste generation af datalagring

EPFL-forskere har udviklet et nyt perovskit-materiale med unikke egenskaber, der kan bruges til at bygge næste generations harddiske.

Efterhånden som vi genererer mere og mere data, vi har brug for lagersystemer, f.eks. harddiske, med højere tæthed og effektivitet. Men dette kræver også materialer, hvis magnetiske egenskaber hurtigt og nemt kan manipuleres for at skrive og få adgang til data på dem. EPFL-forskere har nu udviklet et perovskitmateriale, hvis magnetiske rækkefølge hurtigt kan ændres uden at forstyrre det på grund af opvarmning. Arbejdet, som beskriver den første magnetiske fotoleder nogensinde, er udgivet i Naturkommunikation .

Laboratoriet i Laszló Forró, i et projekt ledet af postdoc Bálint Náfrádi, syntetiserede et ferromagnetisk fotovoltaisk materiale. Perovskite solcelleanlæg er gradvist ved at blive et billigere alternativ til nuværende siliciumsystemer, tiltrækker stor interesse fra energiforskere. Men dette særlige materiale, som er en modificeret version af perovskite, udviser nogle unikke egenskaber, der gør det særligt interessant som materiale at bygge næste generations digitale lagringssystemer.

Magnetisme i materiale opstår fra vekselvirkningerne mellem lokaliserede og bevægelige elektroner i materialet; på en måde, det er resultatet af konkurrence mellem forskellige bevægelser af elektroner. Det betyder, at den resulterende magnetiske tilstand er trådet i materialet, og den kan ikke vendes uden at ændre strukturen af ​​elektroner i materialets kemi eller krystalstruktur. Men en nem måde at ændre magnetiske egenskaber på ville være en enorm fordel i mange applikationer såsom magnetisk datalagring.

Det nye materiale, som EPFL-forskerne udviklede, tilbyder netop det. "Vi har i det væsentlige opdaget den første magnetiske fotoleder, " siger Bálint Náfrádi. Denne nye krystalstruktur kombinerer fordelene ved begge ferromagneter, hvis magnetiske momenter er justeret i en veldefineret rækkefølge, og fotoledere, hvor lysbelysning genererer frie ledningselektroner med høj tæthed.

Kombinationen af ​​de to egenskaber frembragte et helt nyt fænomen:"smeltningen" af magnetisering af fotoelektroner, som er elektroner, der udsendes fra et materiale, når lys rammer det. I det nye perovskite materiale, en simpel rød LED - meget svagere end en laserpointer - er nok til at forstyrre, eller "smelte" materialets magnetiske orden og generere en høj tæthed af vandrende elektroner, som frit og kontinuerligt kan indstilles ved at ændre lysets intensitet. Tidsskalaen for at flytte magneten i dette materiale er også meget hurtig, stort set kun brug for kvadrilliontedele af et sekund.

Selvom det stadig er eksperimenterende, alle disse egenskaber betyder, at det nye materiale kan bruges til at bygge den næste generation af hukommelseslagringssystemer, med højere kapacitet med lavt energibehov. "Denne undersøgelse giver grundlaget for udviklingen af ​​en ny generation af magneto-optiske datalagringsenheder, " siger Náfrádi. "Disse ville kombinere fordelene ved magnetisk lagring - langsigtet stabilitet, høj datatæthed, ikke-flygtig drift og genskrivbarhed - med hastigheden af ​​optisk skrivning og læsning."