Opdagelse kan føre til betydeligt mere effektiv metode til datalagring

(Phys.org)-Et team ledet af University of Nebraska-Lincoln fysiker Alexei Gruverman i samarbejde med forskere i Spanien og ved University of Wisconsin har opdaget en betydeligt mere effektiv metode til datalagring, der giver et stort løfte om teknologiens fremtid .

Gruvermans forskning om elektroniske materialer udføres på nanoskalaen, hvor genstande udviser uventede kemiske og fysiske egenskaber. Centralt i hans forskning er scanning probe mikroskopi teknik, der er baseret på at udøve stærkt lokaliseret mekanisk, elektrisk eller magnetisk indflydelse på et objekt ved hjælp af en lille fysisk sonde og måling af objektets respons. Teknikken fungerer meget som en persons følesans, Sagde Gruverman.

"Hvis du er i et mørkt rum og vil finde ud af, om overfladen på dette skrivebord er glat eller ru, solid eller blød, hvad gør du? "sagde han, peger på sit skrivebord. "Du rører den med din finger, tryk lidt og scan med din finger og mærk svaret. "

Tilsvarende spidsen af ​​sonden - hvis radius måler omkring 10 nanometer - kan scanne en overflade og give forskere feedback. Sonden kan også bruges til elektrisk at ændre de lokale egenskaber for ferroelektriske materialer, som er vigtige elektroniske materialer, der bruges i hukommelsesenheder. Ændringen, der sker, ligner det, der sker, når magnetiske materialer ommagnetiseres af et magnetfelt. Ved at anvende et elektrisk potentiale til sonden, en bit af elektrisk information i nanoskala kan lagres i det ferroelektriske materiale. Dette princip er centralt for datalagring, som i harddiske.

Til dato, forskere har stolet på den elektriske spænding for at gemme oplysninger. Imidlertid, Gruvermans team fandt ud af, at den samme bit bare kunne skrives ved at trykke hårdere mod det ferroelektriske materiales overflade. På en måde og i dette tilfælde, sondens nål fungerer meget som en nanoskopisk skrivemaskine i sin evne til at skrive data i et meget specifikt område på en ferroelektrisk film og efterlade data uden at beskadige overfladen. Dette fund gør forskergruppen den første til at demonstrere, at mekanisk kraft kan bruges til at ændre et områdes polarisering.

"Det er en fuldstændig spændingsfri kobling af polarisering, hvilket er det, der gør resultaterne af denne forskning unik, "Sagde Gruverman.

Fundet er banebrydende, fordi det åbner op for en ny måde at lagre data betydeligt tættere på end tidligere har været tilgængeligt.

Mens Gruverman tøver med at sige, at et sådant fund kan bane vejen til en ny generation af datalagringsenheder som computere og mobiltelefoner, hvis produktion i sidste ende er prisgivet mange andre faktorer, det fastlægger det videnskabelige grundlag, der gør det muligt, han sagde.

Holdets resultater blev offentliggjort 5. april i tidsskriftet Videnskab og inkluderer Gruvermans kandidatstuderende, Haidong Lu, som hovedforfatter. Andre samarbejdspartnere omfattede en gruppe spanske forskere ledet af Gustau Catalan og teamet ledet af Chang-Beom Eom fra University of Wisconsin.

På tidspunktet for deres opdagelse, Gruverman og andre UNL -forskere var involveret i en separat undersøgelse, der delvis blev støttet af det amerikanske energiministerium, Office of Basic Energy Sciences, Afdeling for materialevidenskab og teknik. Relateret forskning modtager også finansiering fra UNL's Materials Research Science and Engineering Center, som er en del af et landsdækkende netværk finansieret af National Science Foundation, der er designet til at understøtte tværfaglig og tværfaglig materialeforskning og uddannelse af højeste kvalitet og samtidig tage fat på grundlæggende problemer inden for videnskab og teknik, der er vigtige for samfundet.

Gruverman sagde, at hans team håber at bygge videre på denne opdagelse ved at undersøge andre mulige applikationer.