Ученые из Forschungszentrum Julich, Швейцарского федерального технологического института в Лозанне (EPFL), Силезского университета в Катовице, Польша и Сианьского университета Цзяотун в Китае, исследовали так называемые антисегнетоэлектрические кристаллы с помощью самых современных электронных микроскопов и компьютеров. симуляции. Эти материалы не обладают электрической поляризацией и по этой причине до недавнего времени не представляли интереса для таких приложений. Теперь исследователи обнаружили, что определенные области в этих материалах действительно проявляют сегнетоэлектрические полярные свойства.
Сегнетоэлектричество возникает, когда смещения положительных и отрицательных ионов приводят к образованию электрических диполей. Величина и ориентация этих диполей, также известных как поляризация, могут быть изменены с помощью внешнего электрического поля и могут поддерживать себя без какого-либо дополнительного тока, пока он не будет перезаписан. По этой причине сегнетоэлектрические материалы уже используются, например, для хранения данных о железнодорожных билетах.
Сегнетоэлектрические области, обнаруженные исследователями, имеют толщину всего около двух нанометров и поэтому в один прекрасный день могут быть использованы для хранения данных в десятой части пространства, используемого магнитными материалами. Они образуют границы между идентично структурированными областями антисегнетоэлектрических материалов.«Мы можем представить эти материалы как трехмерные лоскутные объекты, сделанные из регулярно расположенных строительных блоков, которые являются доменами», — объясняет доктор Сянкуй Вэй, приглашенный научный сотрудник Института Питера Грюнберга и постдокторант в EPFL. «Внутри каждого отдельного строительного блока поляризация отсутствует из-за нейтрализации противоположно расположенных электрических диполей в базовой структурной единице.
Однако границы или« стены »между доменами полярны».Исследования с использованием электронной микроскопии с атомным разрешением и методики, разработанной в Forschungszentrum Julich, показали, что каждая стенка однородно поляризована. Чтобы изменить поляризацию и записать данные, единственное требование — это импульс напряжения, поскольку поляризация сохраняется до тех пор, пока не будет перезаписана.
Поскольку ток не требуется, он потребляет меньше энергии, чем магнитное хранилище данных.«Что особенно интересно с точки зрения применения, так это особое расположение стен», — сообщает профессор Нава Сеттер из EPFL; Под микроскопом можно увидеть при относительно небольшом увеличении, что домены отделены друг от друга длинными параллельными стенками. Положение недеформируемых стенок варьируется — при приложении неоднородного электрического поля они перемещаются либо ближе друг к другу, либо дальше друг от друга.
Исследователи намерены исследовать эти явления более подробно, поскольку возможность точно контролировать подвижность и плотность стен — важные требования с точки зрения технических приложений.