Znajdź zawartość

Materiały będące jednocześnie ferromagnetykami i ferroelektrykami występują w naturze niezwykle rzadko. Jednak połączenie takich właściwości w jednym materiale jest bardzo pożądane - można by bowiem tworzyć zeń energooszczędne układy pamięci, bardzo wrażliwe czujniki czy charakteryzujące się dużą elastycznością urządzenia emitujące mikrofale. Pierwszy ferromagnetyczny ferroelektryk - boracyt niklu - został odkryty w 1966 roku. Od ponad 40 lat trwają poszukiwania innych tego typu materiałów. Dotychczas znaleziono kilka, ale żaden z nich nie wykazuje tak silnych właściwości ferroelektrycznych i ferromagnetycznych jak ten pierwszy. Tak było jeszcze do niedawna. Uczeni z Cornell University stworzyli ferromagnetych ferroelektryczny o tak dobrych właściwościach, że potencjalnie może on zrewolucjonizować elektronikę. Naukowcy zauważyli, że po fizycznym rozciągnięciu kawałka tytanianu europu o grubości kilku nanometrów i umieszczeniu go na podłożu ze skandanu dysprozu uzyskamy najlepszy ze znanych nam materiałów o właściwościach ferrelektrycznych i ferromagnetycznych. Są one 1000-krotnie silniejsze niż występujące w boracycie niklu. Wcześniej naukowcy szukali materiałów, które w sposób naturalny są ferromagnetycznymi ferroelektrykami - mówi Darrell Schlom, główny autor badań. My szukaliśmy materiałów, które nie są ani ferromagnetykami, ani ferroelektrykami - a takich jest wiele - ale mogą się takimi stać po ściśnięciu lub rozciągnięciu - wtóruje mu Craig Fennie, jego współpracownik. Badania Amerykanów pokazują, że warto jest przyjąć właśnie taką strategię poszukiwania ferromagnetycznych ferroelektryków. Niewykluczone, że dzięki niej zostaną znalezione kolejne materiały, o jeszcze lepszych właściwościach. W przewidywanej przyszłości nie należy spodziewać się powstania żadnych urządzeń z tego typu materiałów. Uczeni z Cornell prowadzili swoje badania w temperaturze zaledwie 4 kelvinów. Teraz szukają materiałów, które mogą wykazywać pożądane właściwości w znacznie wyższych temperaturach.

Dokonano kolejnego przełomu na drodze do stworzenia urządzeń elektronicznych przyszłości. Tym razem postęp dotyczy spintroniki. Ian Appelbaum i Biqin Huang z University of Delaware oraz Douwe Monsma z Cambridge NanoTech stworzyli działające urządzenie, które korzysta z krzemu i osiągnięć spintroniki. Dotychczas tych dwóch rzeczy nie udawało się skutecznie połączyć. We współczesnej elektronice informacje przechowywane i przesyłane są za pomocą ładunku elektrycznego elektronów. Spintronika chce je przechowywać korzystając ze spinu elektronów. Spin to własny moment pędu cząsteczki. Jest on wielkością kwantową, niezmienną. Upraszczając jest to ruch obrotowy elektronu wokół własnej osi. Taki wirujący elektron wytwarza własne pole magnetyczne. W materiałach ferromagnetycznych elektrony o takim samym spinie grupują się i tworzą uporządkowane magnetyczne obszary zwane domenami. Te domeny można wykorzystać do przetwarzania i przechowywania informacji. To właśnie jest dziedziną spintroniki. Dotychczas główną przeszkodą na drodze do rozwoju tej technologii był fakt, że działała ona tylko w ferromagnetykach. Użycie taniego i dobrze znanego krzemu było niemożliwe. Próbowano łączyć materiały ferromagnetyczne z krzemem, ale powodowało to poważne problemy z kontrolowaniem elektronów. Amerykańscy uczeni znaleźli rozwiązanie. Umieścili na krzemie wyjątkowo cienką warstwę materiału ferromagnetycznego. Jej grubość wynosi zaledwie 5 nanometrów. Użyli ponadto elektronów o wysokiej energii. Dzięki temu udało im się kontrolować elektrony i przełączać ich spin za pomocą pola magnetycznego. Rozwój spintroniki pozwoli na zbudowanie m.in. komputerów kwantowych.