| 0 |
|
Протягом десятиліть вчені вивчають групу незвичайних матеріалів, званих мультиферроїками, які можуть знайти застосування в різних галузях, зокрема в комп'ютерній пам'яті, хімічних сенсорах і квантових комп'ютерах. Мультиферроїки мають особливу властивість, звану магнітоелектричним зв'язком, яка означає, що ви можете маніпулювати магнітними властивостями матеріалу за допомогою електричного поля і, навпаки, електричними властивостями за допомогою магнітного поля. Дослідники виявили, що NiI2 має більший магнітоелектричний зв'язок, ніж будь-який інший відомий матеріал такого роду, що робить його головним кандидатом для розвитку технологій.
«Розкриття цих ефектів у масштабах атомарно тонких пластівців йодиду нікелю було складним завданням, - каже Френк Гао (Frank Gao), постдоктор фізики в UT і співавтор статті, - але наш успіх є значним просуванням у сфері мультиферроїків».
«Наше відкриття відкриває шлях до створення надзвичайно швидких і енергоефективних магнітоелектричних пристроїв, включно з магнітною пам'яттю», - додав аспірант Сіньюе Пенг (Xinyue Peng), інший співавтор проєкту.
Електричні та магнітні поля мають фундаментальне значення для нашого розуміння світу та сучасних технологій. Усередині матеріалу електричні заряди й атомні магнітні моменти можуть упорядковуватися таким чином, що їхні властивості складаються, утворюючи електричну поляризацію або намагніченість. Такі матеріали називаються фероелектриками або феромагнетиками, залежно від того, яка з цих величин перебуває в упорядкованому стані.
Однак в екзотичних матеріалах, які є мультиферроїками, електричний і магнітний порядки співіснують. Магнітний і електричний порядки можуть бути сплутані таким чином, що зміна одного з них призводить до зміни іншого. Ця властивість, відома як магнітоелектричний зв'язок, робить такі матеріали привабливими кандидатами на створення більш швидких, компактних і ефективних пристроїв. Щоб вони працювали ефективно, важливо знайти матеріали з особливо сильним магнітоелектричним зв'язком.
Дослідники домоглися цього, збуджуючи NiI2 ультракороткими лазерними імпульсами у фемтосекундному діапазоні, а потім відстежуючи зміни в електричному і магнітному порядках матеріалу і магнітоелектричному зв'язку за їхнім впливом на певні оптичні властивості. Щоб зрозуміти, чому магнітоелектричний зв'язок у NiI2 набагато сильніший, ніж в аналогічних матеріалах, команда провела великі розрахунки.
«Тут відіграють важливу роль два фактори», - каже співавтор Еміль Віньяс Бострем (Emil Viñas Boström) з MPSD. «Один із них - сильний зв'язок між спіном електронів і орбітальним рухом атомів йоду - це релятивістський ефект, відомий як спін-орбітальний зв'язок. Другий фактор - особлива форма магнітного порядку в йодиді нікелю, відома як спінова спіраль. Це впорядкування має вирішальне значення як для виникнення фероелектричного порядку, так і для сили магнітоелектричного зв'язку».
За словами дослідників, матеріали типу NiI2 з великим магнітоелектричним зв'язком мають широкий спектр потенційних застосувань. Серед них - магнітна комп'ютерна пам'ять, компактна, енергоефективна та набагато швидша за наявні системи пам'яті; міжз'єднання у квантових обчислювальних платформах; хімічні сенсори, що можуть забезпечити контроль якості та безпеку ліків у хімічній та фармацевтичній промисловості.
Дослідники сподіваються, що ці революційні відкриття можуть бути використані для пошуку інших матеріалів з аналогічними магнітоелектричними властивостями та що інші методи інженерії матеріалів можуть призвести до подальшого поліпшення магнітоелектричного зв'язку в NiI2.
Цю роботу задумав і курував Едоардо Бальдіні (Edoardo Baldini), доцент фізики в UT, і Анхель Рубіо (Angel Rubio), директор MPSD. Сіньле Ченг (Xinle Cheng) і Пейже Танг (Peizhe Tang) з теоретичної групи MPSD входять до числа співавторів, як і Майкл Сентеф (Michael Sentef), колишній керівник групи Еммі Ноетер у MPSD, який зараз є професором теоретичної фізики твердого тіла в Бременському університеті.
Фінансування цього дослідження здійснювалося Фондом Роберта А. Велча, Національним науковим фондом США, Управлінням наукових досліджень ВПС США, програмою досліджень та інновацій Європейського союзу Horizon Europe, кластером передового досвіду «CUI: Передова візуалізація матерії», Grupos Consolidados, Центром нерівноважних квантових явищ Макса Планка - Нью-Йорк, Фондом Саймонса і Міністерством науки та технологій Тайваню.
Про DCIM у забезпеченні успішної роботи ІТ-директора
| 0 |
|
