EPFL-forskare har utvecklat ett nytt perovskitmaterial med unika egenskaper som kan användas för att bygga nästa generations hårddiskar.

När vi genererar mer och mer data, vi behöver lagringssystem, t.ex. hårddiskar, med högre densitet och effektivitet. Men detta kräver också material vars magnetiska egenskaper snabbt och enkelt kan manipuleras för att skriva och komma åt data om dem. EPFL -forskare har nu utvecklat ett perovskitmaterial vars magnetiska ordning snabbt kan ändras utan att störa det på grund av uppvärmning. Arbetet, som beskriver den första magnetiska fotoledaren någonsin, publiceras i Naturkommunikation .

Laboratoriet i Laszló Forró, i ett projekt som leds av postdoc Bálint Náfrádi, syntetiserade ett ferromagnetiskt fotovoltaiskt material. Perovskit solceller blir gradvis ett billigare alternativ till nuvarande kiselsystem, drar stort intresse från energiforskare. Men just detta material, som är en modifierad version av perovskit, uppvisar några unika egenskaper som gör det särskilt intressant som material att bygga nästa generations digitala lagringssystem.

Magnetism i material härrör från samspelet mellan lokaliserade och rörliga elektroner i materialet; på ett sätt, det är resultatet av konkurrens mellan olika rörelser av elektroner. Detta innebär att det resulterande magnetiska tillståndet är trådbundet i materialet och det kan inte vändas utan att ändra strukturen hos elektroner i materialets kemi eller kristallstruktur. Men ett enkelt sätt att ändra magnetiska egenskaper skulle vara en enorm fördel i många applikationer, till exempel magnetisk datalagring.

Det nya materialet som EPFL -forskarna utvecklat erbjuder exakt det. "Vi har i huvudsak upptäckt den första magnetiska fotoledaren, "säger Bálint Náfrádi. Denna nya kristallstruktur kombinerar fördelarna med båda ferromagneterna, vars magnetmoment är inriktade i en väldefinierad ordning, och fotoledare, där ljusbelysning genererar fria ledningselektroner med hög densitet.

Kombinationen av de två egenskaperna gav ett helt nytt fenomen:"smältning" av magnetisering genom fotoelektroner, som är elektroner som avges från ett material när ljus träffar det. I det nya perovskitmaterialet en enkel röd lysdiod - mycket svagare än en laserpekare - räcker för att störa, eller "smälta" materialets magnetiska ordning och generera en hög densitet av resande elektroner, som kan ställas in fritt och kontinuerligt genom att ändra ljusets intensitet. Tidsskalan för att flytta magneten i detta material är också mycket snabb, behöver nästan bara kvadriljondelar av en sekund.

Även om det fortfarande är experimentellt, alla dessa egenskaper betyder att det nya materialet kan användas för att bygga nästa generations minneslagringssystem, med högre kapacitet med låga energikrav. "Denna studie ger grunden för utvecklingen av en ny generation magneto-optiska datalagringsenheter, "säger Náfrádi." Dessa skulle kombinera fördelarna med magnetisk lagring-långsiktig stabilitet, hög datatäthet, icke-flyktig drift och omskrivbarhet-med hastigheten på optiskt skrivande och läsning. "