Manyetik belleklerdeki manyetik alanların değiştirilmesi normalde elektrik akımları tarafından üretilen mıknatıssal alanları gerektirir, bu nedenle büyük miktarda elektrik gücü gerektirir. Şimdi, Fransa, İspanya ve Almanya’dan gelen ekipler, nano ölçekte başka bir yaklaşımın uygulanabilirliğini kanıtladı.
Dr. Sergio Valencia: “Mıknatıssal alanları kullanmak yerine küçük bir elektrik alanı kullanarak numunemizin küçük bir bölgesinde manyetik düzeni indükleyebiliriz.”
Numuneler, bir BaTiO3 (Baryum Titanat) substratının üzerine biriktirilmiş, kama şeklindeki polikristal demir ince bir filmden oluşur. BaTiO3 iyi bilinen bir ferroelektrik ve ferroelastik malzemedir: Bir elektrik alanı BaTiO3 kafesini bozabilir ve mekanik zorlanmalara neden olabilir. Elektron mikroskobu ile yapılan analiz, demir filminin küçük nanograinlerden (çap 2,5 nm) oluştuğunu ortaya koydu. İnce ucunda, demir filmi 0,5 nm kalınlığından daha azdır ve nanograinlerin “düşük boyutsallığına” izin verir. Küçük boyutlarına bakıldığında, demir nanograinlerin (nanoboyutlu bir granül; metal vb…) manyetik momentleri birbirlerine göre düzensizdir, bu durum “süperparamanyetizma” olarak bilinir.
BESSY II’deki X-PEEM-Beamline’da, bilim insanları bu nanograinlerin manyetik sıraları ile küçük bir elektrik alanı altında ne olduğunu analiz ettiler.
Doktora tezi sırasında deneylerin çoğunu yapan Dr. Ashima Arora: “X-PEEM ile demir tanelerinin manyetik düzenini mikroskobik seviyede haritalandırabilir ve yerinde elektrik alanı uygularken oryantasyonlarının nasıl değiştiğini gözlemleyebiliriz.”
Elde ettikleri sonuçlar: BaTiO3 üzerindeki elektriksel alanın indüklediği elektriksel alan, bu türün üzerindeki demir nanograinlerine iletildi ve eski numunenin süper-paramanyetik bölgeleri yeni bir duruma geçti. Bu yeni durumda, demir taneciklerinin manyetik momentlerinin hepsi aynı doğrultuda, yani süperfermanyetizma olarak bilinen toplu uzun menzilli bir ferromanyetik düzen ile hizalanır. Deneyler, oda sıcaklığının biraz üstünde bir sıcaklıkta gerçekleştirildi.
Valencia: “Bu bize fenomenin düşük güçte spin bazlı depolama ve ortam koşullarında çalışan mantık mimarileri için yeni kompozit malzemelerin (ferroelektrik ve manyetik nanoparçacıklardan oluşan) tasarımı için kullanılabileceğini ummamızı sağlıyor.”
Manyetik rastgele erişim bellek cihazlarındaki nano ölçekli manyetik bitlerin yalnızca elektrik alanı kaynaklı gerilme ile kontrol edilmesi, straintronics olarak da bilinir. Bu, günümüzde manyetik belleklere; yeni, ölçeklenebilir, hızlı ve enerji açısından verimli bir alternatif sunabilir.
