Sähkö ja magnetismi löysivät toisensa

Monet tekniset laitteet kuten muuntajat ja kiintolevyt toimivat yhdistämällä sähköä ja magnetismia. Mutta löytää yksi materiaali, jossa yhdistyy sekä sähköinen polariteetti että magnetointi on ollut ja on edelleen haastava.

Jotta ferrosähköisyys toimisi, materiaalin on oltava eristävä. Tästä syystä lähes jokainen lähestymistapa vuosikymmenien ajan on tähän asti keskittynyt etsimään multiferroisia eristävistä magneettisista oksideista.

Northwesternin yliopiston James Rondinellin ryhmä on ottanut erilaisen lähestymistavan. He käyttävät sen sijaan kvanttimekaniikan laskelmia tutkiakseen metallista oksidia, litium-osmiaattia, jolla on rakenteellinen taipumus ferrosähköisyyteen ja kerrostaa sitä eristemateriaali litium-niobaatti kerrosten väliin.

Samalla kun litium-osmiaatti on epämagneettinen ja eristämätön metalli, litium-niobaatti on eristävä ja ferrosähköinen, mutta myös ei-magneettinen. Vuorottelemalla näitä kahta materiaalia, Rondinelli loi superhilan joka - kvanttimittakaavassa - tuli eristäväksi, ferromagneettiseksi ja ferrosähköiseksi huonelämpötilassa.

"Polaarinen metalli tuli eristäväksi elektronisen faasimuutoksen kautta. Kun superhilassa on tehostettu elektronien vuorovaikutusten fysiikka, elektroninen siirtymä aiheuttaa järjestäytyneen magneettisen tilan," toteaa James Rondinelli teknisen McCormick korkeakoulun tiedotteessa.

Tämä uusi rakennemuotoilu strategia multiferroisien toteuttamiseksi voisi avata uusia mahdollisuuksia elektroniikalle, kuten looginen prosessointi ja uudentyyppiset muistit.

Multiferroisilla materiaaleilla on myös potentiaalia pienitehoisessa elektroniikassa, koska ne tarjoavat mahdollisuuden hallita magneettista polariteettia sähkökentän avulla, mikä kuluttaisi paljon vähemmän energiaa.

Tutkijoiden mukaan työ on kääntynyt paradigman ylösalaisin sillä he ovat osoittaneet, että voi aloittaa metallioksideilla jotta voi tehdä multiferroisia materiaaleja.

Aiheesta aiemmin:

Uudenlainen magnetosähköinen ilmiö