Kottarna representerar magnetiseringen av nanopartiklarna. I avsaknad av elektriskt fält (stamfritt tillstånd) leder storleken och separationen mellan partiklar till en slumpmässig orientering av deras magnetisering, känd som superparamagnetism Kredit:HZB
Att byta magnetiska domäner i magnetminne kräver normalt magnetfält som genereras av elektriska strömmar, kräver därför stora mängder elektrisk kraft. Nu, lag från Frankrike, Spanien och Tyskland har visat genomförbarheten av ett annat tillvägagångssätt på nanoskala:"Vi kan inducera magnetisk ordning på en liten del av vårt prov genom att använda ett litet elektriskt fält istället för att använda magnetfält, "Dr Sergio Valencia, HZB, säger.
Proverna består av en kilformad polykristallin tunn järnfilm avsatt ovanpå en BaTiO 3 substrat. BaTiO 3 är ett välkänt ferroelektriskt och ferroelastiskt material:Ett elektriskt fält kan förvränga BaTiO 3 gitter och framkalla mekanisk belastning. Analys med elektronmikroskopi visade att järnfilmen består av små nanograiner (diameter 2, 5 nm). I dess tunna ände, järnfilmen är mindre än 0,5 nm tjock, möjliggör låg dimensionalitet hos nanograinerna. Med tanke på deras lilla storlek, de magnetiska stunderna hos järn -nanograinerna är störda i förhållande till varandra, detta tillstånd är känt som superparamagnetism.
Vid X-PEEM-Beamline på BESSY II, forskarna analyserade vad som händer med den magnetiska ordningen för dessa nanograiner under ett litet elektriskt fält. "Med X-PEEM kan vi kartlägga den magnetiska ordningen för järnkornen på en mikroskopisk nivå och observera hur deras orientering förändras när man applicerar ett elektriskt fält in situ, "säger Dr Ashima Arora, som gjorde de flesta experimenten under sin doktorsexamen avhandling. Deras resultat visar att det elektriska fältet inducerade en belastning på BaTiO 3 , och denna stam överfördes till järn -nanograinerna ovanpå den. Sedan, tidigare superparamagnetiska områden i provet växlade till ett nytt tillstånd. I detta nya tillstånd, järnkornens magnetiska moment är alla inriktade i samma riktning, dvs. ett kollektiv, långdistans ferromagnetisk ordning som kallas superferromagnetism.
När ett elektriskt fält appliceras, den belastning som induceras på BaTiO3 -substratet överförs till nanopartiklarna och tvingar deras justering längs en gemensam riktning, känd som superferromagnetism. Kredit:HZB
Experimenten utfördes vid en temperatur något över rumstemperatur. "Detta låter oss hoppas att fenomenet kan användas för design av nya kompositmaterial (bestående av ferroelektriska och magnetiska nanopartiklar) för lågeffektsnurrbaserad lagring och logikarkitekturer som fungerar vid omgivande förhållanden, "Säger Valencia.
Att styra nanoskala magnetiska bitar i magnetiska slumpmässiga åtkomstminnesanordningar av enbart elektrisk fältinducerad stam är känd som straintronics. Det kan erbjuda en ny, skalbar, snabbt och energieffektivt alternativ till numera magnetiska minnen.
