Uudenlainen magnetosähköinen ilmiö

Viime vuoden helmikuussa Arkansasin yliopistossa julkaistu tutkimus toi esiin magnetosähköisen vaikutuksen, jonka avulla on mahdollista ohjata magneettisuutta sähkökentällä.

Tämä uudenlainen mekanismi voisi tarjota mahdollisuuden käyttää multiferroisia materiaaleja tietokoneiden muisteissa.

Aihetta tutkittiin vismutti-ferriitti-yhdisteessä, joka voi muuttaa sähköistä polarisaatiotaan kun on magneettikentässä tai magneettisia ominaisuuksia, kun on sähkökentässä. Nämä vaikutukset kiinnostavat tutkijoita, jotka haluavat suunnitella rakenteita, jotka perustuvat magnetosähköiseen muunnokseen.

Tutkijat ovat jo aiemmin löytäneet muutoksen aiheuttavan mekanismin mutta se esiintyy yleensä erittäin kylmissä olosuhteissa, mikä tekee niistä hyödyttömiä jokapäiväisiin sovelluksiin.

Kesällä julkaistu Arkansasin yliopiston johtama teoreettisen fysiikan tutkimus toi esiin lähes huonelämpötilaisia multiferroisia materiaaleja, joilla on viritettävät ferromagneettiset ja sähköiset ominaisuudet. Löytö tehtiin tietokonemallinnuksen avulla ja seuraava askel oli sada kokeellinen vahvistus laskelmille.

Juuri ennen joulua Cornellin yliopiston johtama tutkijaryhmä on tehnyt kokeellisen läpimurron huonelämpötilaisesta magnetosähköisestä muistirakenteesta.

Keskeinen läpimurto oli tällä kertaa se, että he havaitsivat, että kytkentä tapahtuu kahdessa eri vaiheessa. Aiemmin tutkijat ovat teoretisoineet sen tapahtuva yhdellä askelella mikä ei olekaan riittänyt ja ilmiötä on pidetty mahdottomana.

Fettien tapaan sähkökentällä tapahtuva ohjaus käyttää huomattavasti vähemmän energiaa kuin virran avulla tapahtuva ohjaus, kuten nykyisissä muistipiireissä tehdään.

Multiferroininen rakenne näyttää myös vaativan kertaluokkaa vähemmän energiaa kuin sen tärkein kilpailija, jota kutsutaan (spin transfer torque) spin siirron vääntömomentti, joka hyödyntää magneettisen kytkennän eri fysiikkaa. Spin siirto vääntömomenttia on jo käytössä kaupallisesti, mutta vain rajoitetusti sovelluksissa.