Переключение магнитных доменов в магнитной памяти обычно требует магнитных полей, генерируемых электрическими токами, следовательно, требует большого количества электрической энергии. Теперь команды из Франции, Испании и Германии продемонстрировали выполнимость другого подхода на наноуровне: «Мы можем индуцировать магнитный порядок в небольшой области нашего образца, используя небольшое электрическое поле вместо использования магнитных полей», — доктор Серхио Валенсия ХЗБ, говорит.

Конусы представляют намагниченность наночастиц. В отсутствие электрического поля (состояние без деформации) размер и разделение частиц приводят к случайной ориентации их намагниченности, известной как суперпарамагнетизм. Фото: HZB

Образцы состоят из тонкой пленки поликристаллического железа в форме клина, нанесенной поверх подложки BaTiO3. BaTiO3 является хорошо известным сегнетоэлектрическим и сегнетоэластичным материалом: электрическое поле способно исказить решетку BaTiO3 и вызвать механическую деформацию. Анализ методом электронной микроскопии показал, что железная пленка состоит из крошечных нанозерен (диаметр 2,5 нм). На своем тонком конце пленка железа имеет толщину менее 0,5 нм, что обеспечивает низкую размерность нанозерен. Учитывая их небольшой размер, магнитные моменты нанозерен железа разупорядочены относительно друг друга, это состояние известно как суперпарамагнетизм.

На X-PEEM-Beamline на BESSY II ученые проанализировали, что происходит с магнитным порядком этих нанозерен в небольшом электрическом поле. «С помощью X-PEEM мы можем нанести на карту магнитный порядок зерен железа на микроскопическом уровне и наблюдать, как меняется их ориентация при воздействии электрического поля на месте», — говорит д-р Ашима Арора, которая проводила большинство экспериментов во время своего исследования. .D. Тезис. Их результаты показывают, что электрическое поле вызывало деформацию BaTiO3, и эта деформация передавалась нанозернам железа поверх него. Затем ранее суперпарамагнитные области образца перешли в новое состояние. В этом новом состоянии магнитные моменты железных зерен все выровнены вдоль одного и того же направления, то есть коллективного дальнего ферромагнитного порядка, известного как суперферромагнетизм.

Деформация, индуцированная на подложке BaTiO3

Когда прикладывается электрическое поле, деформация, индуцированная на подложке BaTiO3, передается наночастицам, заставляя их перестраиваться в общем направлении, известном как суперферромагнетизм. Фото: HZB

Эксперименты проводились при температуре чуть выше комнатной. «Это позволяет нам надеяться, что это явление можно использовать для проектирования новых композиционных материалов (состоящих из сегнетоэлектрических и магнитных наночастиц) для маломощных спиновых систем хранения и логических архитектур, работающих в условиях окружающей среды», — говорит Валенсия.

Управление наноразмерными магнитными битами в магнитных устройствах с произвольным доступом с помощью одной только деформации, вызванной электрическим полем, известно как страинтроника. Он может предложить новую, масштабируемую, быструю и энергоэффективную альтернативу современным магнитным воспоминаниям.

По материалам phys.org