Известный как магнитоэлектрический multiferroic материал, это комбинирует электрические и магнитные свойства при комнатной температуре и полагается на явление, названное «плоское приведение в беспорядок».Новые материальные сэндвичи вместе отдельные слои атомов, производя тонкую пленку с магнитной полярностью, которой можно щелкнуть от положительного до отрицания или наоборот с маленькими импульсами электричества. В будущем производители устройства могли использовать эту собственность сохранить цифровой 0 и 1’s, двойная основа, которая подкрепляет вычислительные устройства.
«Перед этой работой была только еще одна комнатная температура multiferroic, чьими магнитными свойствами могло управлять электричество», сказал Джон Херон, доцент в Отделе Материаловедения и Разработки в Мичиганском университете, который работал над материалом с исследователями в Корнелльском университете. «Тот электрический контроль – то, что волнует производителей электроники, таким образом, это – огромный шаг вперед».Комнатная температура multiferroics является горячо преследуемой целью в области электроники, потому что они требуют намного меньшего количества права прочитать и написать данные, чем сегодняшние основанные на полупроводнике устройства.
Кроме того, их данные не исчезают, когда власть отключена. Те свойства могли позволить устройства, которые требуют только кратких импульсов электричества вместо постоянного потока, это необходимо для текущей электроники, используя приблизительно в 100 раз меньше энергии.«Электроника – наиболее быстро растущий потребитель энергии во всем мире», сказал Рамамурти Рэмеш, объединенный начальник лаборатории для энергетических технологий в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли. «Сегодня, приблизительно 5 процентов нашего полного глобального потребления энергии потрачены на электронику, и это, как предполагается, вырастет до 40-50 процентов к 2030, если мы продолжим в текущем темпе и при отсутствии важных шагов вперед в области, которые ведут, чтобы понизить потребление энергии».
Чтобы создать новый материал, исследователи начали с тонких, атомарно точных фильмов шестиугольной lutetium окиси железа (LuFeO3), материал, который, как известно, был прочным сегнетоэлектриком, но не решительно магнетические. Окись железа Lutetium состоит из переменных монослоев lutetium окисной и окиси железа. Они тогда использовали технику, названную эпитаксией молекулярного луча, чтобы добавить один дополнительный монослой окиси железа к каждым 10 атомным повторениям одноединственного образца монослоя.«Мы по существу окрашивали распылением отдельные атомы железа, lutetium и кислорода, чтобы достигнуть нового строения атома, которое показывает более сильные магнитные свойства», сказали Даррелл Шлом, материаловедение и технический преподаватель в Корнелле и ведущем авторе исследования работы, недавно изданной по своей природе.
Результатом был новый материал, который объединяет явление в lutetium окиси, названной «плоское приведение в беспорядок» с магнитными свойствами окиси железа достигнуть multiferroic свойств при комнатной температуре.Херон объясняет, что lutetium показывает названные смещения атомного уровня, приводит в беспорядок.
Видимый под электронным микроскопом, приведение в беспорядок увеличивает магнетизм в материале, позволяя ему сохраниться при комнатной температуре. Приведение в беспорядок может быть перемещено, применив электрическое поле и достаточно, чтобы подтолкнуть магнитное поле в соседнем слое окиси железа от положительного до отрицания или наоборот, создавая материал, магнитными свойствами которого можно управлять с электричеством – «магнитоэлектрический multiferroic».В то время как Херон полагает, что жизнеспособное multiferroic устройство вероятно несколько лет прочь, работа помещает область ближе в ее цель устройств, которые продолжают улучшения скорости вычислительной промышленности, потребляя меньше энергии. Это важно, если промышленность электроники должна продолжить продвигаться согласно закону Мура, который предсказывает, что мощность интегральных схем будет удваиваться каждый год.
Это оказалось верным с 1960-х, но эксперты предсказывают, что текущая основанная на кремнии технология может приближаться к своим пределам.