I nostri smartphone e computer non sarebbero altrettanto utili senza tutte le app, musica, e video che teniamo su di loro.

Attualmente, i nostri dispositivi memorizzano tali informazioni principalmente in due modi diversi:o attraverso campi elettrici (si pensi a un'unità flash) o attraverso campi magnetici (si pensi al disco rigido di un computer).

Ognuno ha i suoi vantaggi e svantaggi. Però, nel futuro, la nostra elettronica potrebbe trarre vantaggio dal meglio di ciascuno.

"C'è un concetto interessante, "dice Chang-Beom Eom, Theodore H. Geballe Professor e Harvey D. Spangler Distinguished Professor di scienza dei materiali e ingegneria presso l'Università del Wisconsin-Madison. "Puoi incrociare questi due diversi modi per memorizzare le informazioni? Potremmo usare un campo elettrico per cambiare le proprietà magnetiche? Quindi puoi avere una bassa potenza, dispositivo multifunzionale. Lo chiamiamo un dispositivo 'magnetoelettrico'".

Nella ricerca pubblicata il 17 novembre, 2017, nel diario Comunicazioni sulla natura , Eom e i suoi collaboratori descrivono non solo il loro processo unico per realizzare un materiale magnetoelettrico di alta qualità, ma esattamente come e perché funziona. Wittawat Saenrang è l'autore principale del documento.

Materiali magnetoelettrici, che hanno funzionalità sia magnetiche che elettriche, o "ordini":esistono già. La commutazione di una funzionalità induce un cambiamento nell'altra. "Si chiama accoppiamento incrociato, " dice Eom. "Eppure, il modo in cui si incrociano non è chiaramente compreso."

Guadagnando quella comprensione, lui dice, richiede lo studio di come cambiano le proprietà magnetiche quando viene applicato un campo elettrico. Fino ad ora, questo è stato difficile a causa della struttura complicata della maggior parte dei materiali magnetoelettrici.

Nel passato, dice Eom, le persone hanno studiato le proprietà magnetoelettriche utilizzando materiali molto "complessi", o quelli che mancano di uniformità.

Nel suo approccio, Eom ha notevolmente semplificato non solo la ricerca, ma il materiale stesso.

Attingendo alla sua esperienza nella crescita materiale, ha sviluppato un processo unico, usando "passaggi atomici, "guidare la crescita di un ambiente omogeneo, film sottile monocristallino di ferrite di bismuto. In cima a quello, ha aggiunto cobalto, che è magnetico; sul fondo, ha posizionato un elettrodo di rutenato di stronzio.

che omogeneo, il materiale a cristallo singolo era importante perché rendeva molto più facile per Eom studiare l'accoppiamento incrociato magnetoelettrico fondamentale. "Abbiamo scoperto che nel nostro lavoro, a causa del nostro unico dominio, potevamo effettivamente vedere cosa stava succedendo usando più sondaggi, o immagini, tecniche, " dice. "Il meccanismo è intrinseco. È riproducibile e ciò significa che puoi creare un dispositivo senza alcun degrado, in modo prevedibile».

Per immaginare le mutevoli proprietà elettriche e magnetiche che cambiano in tempo reale, Eom e i suoi colleghi hanno utilizzato le potenti sorgenti di luce di sincrotrone presso l'Argonne National Laboratory e in Svizzera e nel Regno Unito. "Quando lo cambi, il campo elettrico commuta la polarizzazione elettrica. Se è "verso il basso, ' cambia 'verso l'alto, '" dice. "L'accoppiamento allo strato magnetico cambia quindi le sue proprietà:un dispositivo di accumulo magnetoelettrico".

Questo cambio di direzione consente ai ricercatori di compiere i passi successivi necessari per aggiungere al materiale circuiti integrati programmabili, gli elementi costitutivi alla base della nostra elettronica.

Mentre il materiale omogeneo ha permesso a Eom di rispondere a importanti domande scientifiche su come avviene il cross-coupling magnetoelettrico, potrebbe anche consentire ai produttori di migliorare la loro elettronica. "Ora possiamo progettare un sistema molto più efficace, dispositivo efficiente e a bassa potenza, " lui dice.