Ferrosähköisyyden mysteeri ratkesi – joustavia muisteja?

Ferrosähköisyyden mysteeri on ratkaistu.  Linköpingin ja Eindhovenin yliopistojen tutkijat ovat onnistuneesti osoittaneet, että Franz Preisachin vuonna 1935 ehdottamat hypoteettiset ”hiukkaset” ovat todellisuudessa olemassa ja miksi ferrosähköiset materiaalit toimivat kuten ne toimivat.

Ferromagneettisista materiaaleissa elektronit toimivat pieninä magneettisina dipoleina mutta ferrosähköisissä dipolit eivät ole magneettisia vaan sähköisiä. Sopivalla sähkökentällä dipolit kohdistuvat kentän suuntaisesti. Lisäksi materiaalissa esiintyy hystereesi, mikä tekee nämä materiaalit erittäin sopivaksi uudelleenkirjoitettaviin muisteihin.

Ihanteellisessa ferrosähkömateriaalin palassa koko pala vaihtaa polarisaatiotaan mutta reaalimaailman ferrosähkömateriaaleissa eri osat polarisoivat erilaisilla kenttävahvuuksilla ja nopeuksilla. Tämän epäideaalisuuden ymmärtäminen on avain muistisovelluksiin.

Professori Martijn Kemerinkin Linköpingin yliopiston tutkimusryhmä on yhdessä Eindhovenin yliopiston tutkijoiden kanssa tutkinut kahta orgaanista ferrosähköistä mallijärjestelmää ja löytänyt sitä kautta selityksen.

Orgaaninen ferrosähköinen materiaali koostuu nanometrien levyisistä pinoista levykemäisiä molekyylejä, jotka toimivat kuin hysteronit ideaalisen ferrosähköisesti käyttäytyen. Koottuna makroskooppiseksi muistilaitteeksi, tuloksena on luonteenomainen pyöristetty hystereesisilmukka. Kuva: Indre Urbanaviciute och Tim Cornelissen

Tutkittujen orgaanisten ferrosähköisten materiaalien molekyylit haluavat olla toistensa päällä, muodostaen sylinterimäisiä pinoja, jotka ovat noin nanometrin levyisiä ja useita nanometrejä pitkiä. Tutkijoiden mukaan kyseiset pinot ovat itse asiassa etsittyjä hysteroneja.

Tutkijoiden mukaan on melko todennäköistä, että kyseessä on yleinen ilmiö. Nämä tulokset voivat ohjata materiaalisuunnittelua uusille monibittisille muisteille ja ne ovat jatkossa tie pieniin ja joustaviin muisteihin tulevaisuudessa.

Vuotta aikaisemmin Linköpingin yliopiston professori Martijn Kemerinki osoitti espanjalaisten ja hollantilaisten kollegoidensa kanssa ensimmäistä materiaalia, jonka johtavuusominaisuuksia voidaan kytkeä päälle ja pois hyödyntämällä ferrosähköistä polarisaatiota.

Lisää: Nanobitteja (LINKKI) ja Linköpingin yliopiston tiedoteuutinen (LINKKI1) ja (LINKKI2, 2017) sekä tiedeartikkeli Science Advanced-lehdessä (LINKKI, vuosi 2017).

Tärkeimmät teknologiauutiset kätevästi myös uutiskirjeenä! Tilaa (LINKKI)

LUE – UUTTA – LUE – UUTTA – LUE – UUTTA

Uusi ammattilehti huipputekniikan kehittäjille – Lue ilmaiseksi verkosta!