Magnetosähköä ja magnetostriktiota

Esimerkki virtuaalisten herätteiden järjestelmästä, joka vastaa kromi- ja rauta-ionien spinien kytkemistä sähkökenttään.

Multiferroiset ovat kiehtovia monitoimimateriaaleja, joilla on laaja valikoima sovelluksia elektroniikassa ja spintroniikassa, kuten toimilaitteet, uudentyyppiset haihtumattomat energiatehokkaat muistit, magneettikentän ohjaamat sähköiset kytkennät jne. Yksinkertaisesti sanottuna voimme magnetisoida väliaineen sähkökentän avulla ja päinvastoin. Magneettisähköinen kytkentä riippuu monista kilpailevista vuorovaikutuksista, ja teoria on edelleen epäselvä.

Kazan Federal Universityn tutkijoiden työ tarjoaa menetelmän 3D-ionien magnetosähköisen ja sisäisen deforaamaation kytkennän parametrien laskemiseksi. Jälkimmäistä käytetään myös magnetostriktion laskelmissa, mikä on tärkeää antureiden kuten kaikuluotainten ja toimilaitteiden rakentamisessa.

Tutkijat paneutuivat FeCr2O4-ferrimagnetin elektronisten ja rakenteellisten ominaisuuksien teoriaan. Erityisen kvanttitilan ja FeO4-fragmentin symmetrian vuoksi sillä on epätavallisia sähköisiä ja magneettisia ominaisuuksia.

Yksi aiheen tärkeistä seurauksista on, että magneettinen anisotropia voi ylläpitää paitsi magneettisen "muistin" myös materiaalin "sähköisen" muistin.

Magnetostriktio, muodonmuutoksen ja magneettisen järjestyksen kytkentä materiaaleissa, on avainparametri yhdistettyjen magnetosähköisten multiferroisten järjestelmien toiminnassa. Tällaiset järjestelmät ovat toivottavia sovelluksille matalaenergisissä, CMOS-tekniikan jälkeisissä tekniikoissa ja erittäin herkissä magneettikenttäantureissa.

Komposiittimateriaalit, joissa magnetostriktio on kytketty pietsosähköiseen kiteeseen välittävän rasituksen kautta, mahdollistaa magnetisoinnin sähköisen ohjauksen, tarjoten suurempia magnetosähköisiä kertoimia ja rakenteen hyödyllisyyttä verrattuna harvinaisiin, yksifaasisiin multiferroisiin yhdistämällä laaja joukko magnetostriktiivisiä ferromagneetteja ja pietsosähköisiä substraatteja.

Vaikka nykyisillä komposiiteilla on vaikuttava sähköisesti ohjattava magneettinen uudelleenohjauskyky, magneettisen kerroksen magnetostriktiiviset ominaisuudet ovat rajoittaneet laitteen suorituskykyä.

Michiganin yliopiston John Heron johtamassa työssä keskityttiin rauta-galliumseokseen, jossa he pystyivät nostamaan galliumin osuutta materiaalissa. Se lisäsi materiaalin magneettista striktiota kymmenkertaisesti verrattuna modifioimattomiin seoksiin.

Tämän tutkimuksen magneettisähkölaitteet ovat useita mikronia poikkimitoiltaan ja tutkijat myöntävät, että se on suuri nykypäivän laskentastandardien mukaan. He kuitenkin toivovat, että heidän yhteistyönsä Intelin kanssa auttaa kutistamaan laitteita kokoon, joka on yhteensopiva yhtiön magnetoelektrisen spin-orbit (MESO) -laiteohjelman kanssa.

Aiheesta aiemmin:

Kvanttimateriaaleja puolijohteiden tilalle