Ny tilgang kan producere multifunktionelle nanodeenheder

(PhysOrg.com)-Et team ledet af University of Wisconsin-Madison-forskere har udviklet en ny tilgang til at skabe kraftfulde nanodeapparater, og deres opdagelser kunne bane vejen for, at andre forskere kan begynde en mere udbredt udvikling af disse enheder.

Opdagelserne blev offentliggjort i online -udgaven af Naturmaterialer i dag (28. februar). Chang-Beom Eom, en UW-Madison professor i materialevidenskab og teknik, leder teamet, som omfatter UW-Madison kandidatstuderende og forskningsassistenter og samarbejdspartnere fra Penn State University, University of Michigan og University of California, Berkeley.

Særlige metaloxidmaterialer (herunder nogle ferritter) har en unik magneto-elektrisk egenskab, der gør det muligt for materialet at skifte sit magnetfelt, når dets polarisering skiftes af et elektrisk felt og omvendt. Denne egenskab betyder, at disse materialer kan bruges som baser for enheder, der fungerer som signaloversættere, der er i stand til at producere elektriske, magnetiske eller endda optiske reaktioner, og enhederne kan gemme oplysninger i enhver af disse formularer.

Dette kan producere en række forskellige magnetoelektriske enheder med en bred vifte af applikationer, f.eks. nye integrerede kredsløb eller bittesmå elektroniske enheder med opbevaringskapacitet på harddiske.

"Vi har alle elektriske og magnetiske enheder, der kører uafhængigt, men nogle gange vil vi have disse funktioner integreret i en enhed med et signal, der bruges til flere svar, "siger Eom.

I det væsentlige, Eom og hans team har udviklet et køreplan for at hjælpe forskere med at "parre" et materiales elektriske og magnetiske mekanismer. Når forskere kører en strøm gennem en magnetoelektrisk enhed, elektriske signaler følger det elektriske felt som en sti. Signalernes ultimative destination kunne være, som et eksempel, en hukommelses "bank", der drives af et magnetfelt. Når forskerne skifter det elektriske felt, signalerne støder på en gaffel i stien. Selvom begge dele af gaffelhovedet er i en lignende retning, en sti er den rigtige og vil bede magnetfeltet om at skifte. Dette gør det muligt at gemme de oplysninger, der bæres af signalerne, i banken. Hvis signalerne tager den forkerte vej, den magnetiske tilstand skifter ikke, banken forbliver utilgængelig, og oplysningerne går tabt, så snart det elektriske felt slukker.

Ud over at bestemme den korrekte vej for de elektriske signaler, teamet har udviklet en matrix, der sikrer, at tværkoblingseffekten er stabil, eller ikke-flygtig, som giver mulighed for langsigtet datalagring. Denne matrix er derefter indlejret i tynde film.

Disse to opdagelser-den korrekte vej og den stabiliserende matrix-vil give andre forskere mulighed for at studere den grundlæggende fysik i krydskobling i materialer og begynde at undersøge, hvordan de mange muligheder for multifunktionelle enheder kan blive til virkelighed.

"Folk har forestillet sig flere anvendelser til krydskobling, "siger Eom." Dette arbejde giver os mulighed for at lave ikke -flygtige magnetoelektriske enheder i nanoskalaen, hvilket betyder, at vi kan gemme oplysningerne, selv efter at strømmen er slukket. "