Продемонстрирован новый магнитоэлектрический материал

Исследователи из Аргоннской национальной лаборатории (США) под общим руководством Филиппа Райана (Philip Ryan) смогли экспериментально показать способность европий-титановых оксидов иметь свойства магнитоэлектриков.

В центре кристаллической решётки такого материала находится атом титана, окружённый «клеткой» из атомов европия и кислорода. Если на кристалле из этого материала с плотной решёткой нарастить дополнительный слой EuTiO₃, то возросшее давление на вещество в изолированной центральной части структуры позволит при приложении электрического тока стронуть с места атом титана, который в силу этого электрически поляризует всю систему. Одновременно такой сдвиг изменит магнитную упорядоченность материала.

Как отмечает Филипп Райан, европий и титан вместе влияют на ситуацию: положение атома титана контролирует электрическое поведение материала, а европий отвечает за его магнитные свойства.

Необычная структура EuTiO₃ стала ключом к магнитоэлектрическим возможностям этого материала. (Иллюстрация ANL.)

Новый подход к «скрещиванию» магнитных и электрических эффектов может иметь ключевое значение для создания магнитоэлектрической памяти, обладающей рядом потенциальных преимуществ перед существующими образцами памяти.

Во-первых, хотя память на электрических эффектах быстрее и энергоэффективнее, она менее надёжна, чем основанная на магнитных эффектах. Именно это противоречие заставляет ваш компьютер использовать оперативную память и, отдельно от неё, винчестер. Если бы такие свойства можно было варьировать в одном материале, память стала бы единой. А переброска массивов информации из информационных «закромов Родины» была бы не в пример молниеносней и не нагружала бы при этом шину.

Другой плюс магнитоэлектрических материалов — это возможность, используя взаимосвязь магнитных и электрических параметров каждой отдельной ячейки памяти, перейти от двоичного кодирования к принципиально иной системе, когда минимальной единице памяти соответствует не только «0» или «1», а куда большее количество значений.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nature Communications..

Подготовлено по материалам Аргоннской национальной лаборатории.