Forskare vid Linköpings universitet, Sverige, arbeta med perovskitfamiljen av material, har utvecklat en optoelektronisk magnetisk dubbelperovskit. Upptäckten öppnar möjligheten att koppla spintronik med optoelektronik för snabb och energieffektiv informationslagring.

Perovskiter bildar en familj av material med många intressanta egenskaper:De är billiga att tillverka, har utmärkta ljusemitterande egenskaper och kan skräddarsys för flera applikationer. Forskare har hittills koncentrerat sig på att utveckla varianter för solceller, ljusemitterande dioder och snabb optisk kommunikation. Perovskiter kan bestå av många olika organiska och oorganiska ämnen, men de definieras av sin speciella kubiska kristallstruktur. En typ av perovskit som innehåller halogener och bly har nyligen visat sig ha intressanta magnetiska egenskaper, öppnar möjligheten att använda den i spintronics.

Spintronics är det fält där information lagras om en partikels rotationsriktning (dess spinn), inte bara dess laddning (plus eller minus). Spintronics anses ha en enorm potential för nästa generations informationsteknologi, eftersom information kan överföras med högre hastigheter och med låg energiförbrukning. Det visade sig, dock, att de magnetiska egenskaperna hos halidperovskiter hittills endast har associerats med blyhaltiga perovskiter, vilket har begränsat utvecklingen av materialet av både hälso- och miljöskäl.

Forskarna vid Linköpings universitet har nu, tillsammans med en stor grupp kollegor i Sverige, Tjeckien, Japan, Australien, Kina och USA, och ledd av professor Feng Gao från LiU, lyckats skapa ofarlig perovskitlegering, och producera en magnetisk dubbel perovskit.

De visar i en artikel i Vetenskapens framsteg att magnetiska järnjoner, Fe ₃ ⁺ , är inkorporerade i en tidigare känd dubbelperovskit med intressanta optoelektroniska egenskaper och som består av cesium, silver, vismut och brom, Cs ₂ AgBiBr ₆ .

Forskarna har i experiment visat att det nya materialet har en magnetisk respons vid temperaturer under 30 K (-243,15 °C).

"Detta är preliminära experiment från en explorativ undersökning, och vi är inte helt säkra på ursprunget till det magnetiska svaret. Våra resultat, dock, tyder på att det förmodligen beror på en svag ferromagnetisk eller anti-ferromagnetisk respons. Om så är fallet, vi har en hel klass av nytt material för framtida informationsteknologi. Men mer forskning behövs, inte minst för att få de magnetiska egenskaperna vid högre temperaturer, säger Feng Gao.

"Perovskites är spännande material, och de har en enorm potential för användning i framtida produkter som behöver billig och snabb överföring av information, " han säger.