Undersøgelse afdækker nye materialer -interaktioner, der kan forbedre datalagring

En ny undersøgelse giver indsigt i multiferroiske materialer, hvilket kan have væsentlige konsekvenser på områder som datalagring.

Undersøgelsen kiggede på lanthan cobaltit (LaCoO ₃ eller LCO), en tynd krystallinsk film, der, engang vokset på et underlag, kan analyseres ved hjælp af elektronmikroskopi og polariseret neutronreflektometri for at måle elektrontæthed og forskelle i magnetisering, henholdsvis.

LCO er specielt, fordi det er et ferroelastisk materiale, hvilket betyder, at dets egenskaber vil ændre sig som reaktion på en stressor og beholde ændringerne, efter at stressoren er blevet fjernet.

En ultratynd film af LCO - en hvis tykkelse er omkring 12 nanometer, eller 12 tusind-milliontedele af en meter-er især unik, fordi den også er en ferromagnet. Kombinationen af ​​at være ferroelastisk og en ferromagnet betyder ultratyndt LCO er en multiferroic - et materiale med elastiske og magnetiske egenskaber, der kan ændre sig under stress eller ved magnetiske felter. Det betyder, at materialet kan i princippet, registrere belastningen i sit miljø som magnetisk information.

"Et vigtigt fund var, at ved at dyrke LCO -filmene på kemisk forskellige underlag, eller baser, vi kunne ændre filmens magnetiske egenskaber, "sagde Michael Fitzsimmons, en fælles fysikprofessor ved University of Tennessee, Knoxville, og Oak Ridge National Laboratory og leder af Thin Films and Nanostructures Group i ORNL's Neutron Scattering Division. At være i stand til let at manipulere et stoffs ferromagnetiske egenskaber er et vigtigt skridt i at skabe enheder, der kræver mindre energi for at fungere. I tilfælde af LCO, forbindelsen mellem dets ferroelastiske og ferromagnetiske egenskaber ville drastisk reducere mængden af ​​energi, der i øjeblikket kræves af den nuværende magnetiske teknologi.

"Et eksempel er et magnetisk læsehoved, et stykke, der bruges i digitale lagerenheder, "Sagde Fitzsimmons." Et magnetfelt ændrer justeringen af ​​et lille område af magnetisk materiale - dets retning repræsenterer nogle oplysninger. "Denne type magnetfelt frembringes af en strømpuls, som tager en betydelig mængde energi.

"Hvis vi i stedet kunne ændre magnetiseringsretningen ved at anvende elektrisk ladning uden at passere strøm, så ville vi ikke have brug for så meget energi, "Sagde Fitzsimmons.

"Et mål er at skabe enheder, der kan gøre nye ting som at mærke lys, kemisk sammensætning, magnetiske felter, eller varme, eller manipulere og gemme data i kompakte objekter, der ikke kræver meget energi at betjene. "