Uutta ferrosähköisyyttä ja magneettieristeen ohjausta

Kaksiulotteiset (2D) ferrosähköiset materiaalit ovat nouseva ferrosähköisten materiaalien tyyppi. Tutkimus ja kehitys ovat tällä alalla kuitenkin rajallista käytettävissä olevien materiaalien pienen määrän vuoksi.

National University of Singaporen johdolla fyysikot ovat äskettäin löytäneet uuden yksielementtisen materiaalin, joka tunnetaan nimellä 2D black phosphorus-like vismut (BP-Bi), joka osoittaa ferrosähköisiä ominaisuuksia.

Tämä uusi materiaali muuttaa tavanomaista käsitystä ferrosähköisistä materiaaleista, jotka yleensä koostuvat yhdisteistä – useammasta kuin yhdestä alkuaineesta – joissa on vastakkaisia varauksia sähkökentän muodostumisen mahdollistamiseksi.

Tämä havainto ratkaisee peruskysymyksen siitä, onko yksittäisen alkuaineen rakenteilla ferrosähköisiä ominaisuuksia.

Tutkijat onnistuivat huipputekniikkansa avulla visualisoimaan yksityiskohtaisesti yksielementtimateriaalia BP-Bi, atomimittakaavassa. Kokeellisilla menetelmillä he havaitsivat uudenlaisen ferrosähkön muodon BP-Bi:n rakenteessa, jota ulkoinen sähkönlähde voi hallita.

Tutkijat uskovat, että tällä ferrosähköisyyden muodolla on vaikutuksia tuleviin kvanttielektroniikkalaitteisiin ja kehittyneisiin datatallennuslaitteisiin. Tämä uusi yksielementtinen ferrosähköinen materiaali tarjoaa myös uuden näkökulman alkuaineiden fysikaalisten perusominaisuuksien tutkimiseen.

Marylandin yliopiston tutkijat ovat puolestaan kehittäneet kaksiulotteisten magneettisten eristeiden pienijänniteisen ohjauksen

Magneettiset eristeet, joilla on pitkän kantaman magneettinen järjestys ja ovat sähköisesti eristäviä, mahdollistavat spinin etenemisen ilman elektronin liikettä ja niitä voitaisiin käyttää hävikittömien magnetosähköisten ja magneto-optisten rakenteiden luomiseen. Kaksiulotteisina (2D) niitä voitaisiin käyttää erityisesti kompaktien rakenteiden valmistukseen.

Kaksiulotteisten magneettisten eristeiden tehokas sähköinen ohjaus on kuitenkin ollut haaste, koska tällaisten eristeiden sähköstaattinen seostus on vaikeaa samalla kun ulkoiset sähkökentät eivät ole kyenneet muuttamaan niiden kidekenttiä.

Nyt tutkijat raportoivat 2D-magneettisen eristeen kromigermaniumtelluridin (Cr 2Ge2Te6) sähköisestä ohjauksesta käyttämällä apuna ohutta ferrosähköistä polymeeriä. He osoittavat, että ±5 volttia yhdistelmärakenteen yli voi avata ja sulkea magneettisen hystereesisilmukan.

Magneettinen modulaatio on haihtumaton ja monikerroksisissa rakenteissa havaitaan moniferroinen vaikutus, mikä mahdollistaa suoran sähköisen vaihdon kahden magnetointitilan välillä.

Aiheesta aiemmin:

Monipuolinen ferrosähköisyys