A TU Vienna, i ricercatori hanno compiuto un passo importante verso il collegamento delle proprietà dei materiali elettrici e magnetici, che è cruciale per le possibili applicazioni in elettronica.

Non è esattamente una nuova rivelazione che elettricità e magnetismo siano strettamente collegati. E ancora, gli effetti magnetici ed elettrici sono stati studiati separatamente da qualche tempo nel campo della scienza dei materiali. I campi magnetici vengono solitamente utilizzati per influenzare le proprietà del materiale magnetico, mentre le proprietà elettriche si riducono alla tensione elettrica. Poi abbiamo i multiferroici, un gruppo speciale di materiali che combinano i due. In un nuovo sviluppo, TU Wien è riuscita a utilizzare campi elettrici per controllare le oscillazioni magnetiche di alcuni materiali ferrosi. Questo ha aperto un enorme potenziale per le applicazioni della tecnologia informatica, poiché i dati vengono attualmente trasferiti sotto forma di segnali elettrici ma memorizzati magneticamente.

Materiali elettrici e magnetici:agli antipodi

Nel campo della fisica dello stato solido, si tratta spesso di lavorare con proprietà del materiale che possono essere influenzate da campi magnetici o elettrici. Come regola generale, gli effetti magnetici ed elettrici possono essere studiati separatamente perché le loro cause sono completamente diverse. Gli effetti magnetici si verificano perché le particelle hanno una direzione magnetica interna chiamata "spin", mentre gli effetti elettrici derivano da cariche positive e negative all'interno di un materiale che può cambiare posizione l'una rispetto all'altra.

"Quando si tratta di materiali con simmetrie spaziali molto specifiche, però, i due possono essere combinati, " spiega il professor Andrei Pimenov dell'Istituto di fisica dello stato solido della TU Wien. Da alcuni anni conduce ricerche su questo tipo speciale di materiale, i "multiferroici". I multiferroici sono attualmente considerati una nuova promettente area all'interno fisica dello stato solido su scala globale.Sono già stati effettuati interessanti esperimenti per studiare come collegare effetti magnetici ed elettrici e ora Pimenov e il suo team di ricercatori sono riusciti a utilizzare i campi elettrici per controllare le oscillazioni magnetiche ad alta frequenza di un materiale costituito di ferro, boro e metalli delle terre rare per la prima volta.

"Il materiale contiene atomi di ferro che sono tre volte carichi positivamente. Hanno un momento magnetico che oscilla a una frequenza di 300 GHz, " dice Pimenov. "Non c'è dubbio che queste oscillazioni potrebbero essere controllate utilizzando un campo magnetico. Ma ciò che siamo riusciti a dimostrare è che queste oscillazioni possono essere alterate in modo mirato utilizzando un campo elettrico." Ciò significa che un effetto magnetico dinamico - lo stato di oscillazione magnetico degli atomi di ferro - può essere attivato o disattivato utilizzando un'elettricità statica. campo.

Archiviazione magnetica dei dati, scrittura elettrica

Questo sviluppo è particolarmente interessante per le future applicazioni elettroniche:"I nostri dischi rigidi memorizzano i dati in modo magnetico, ma è incredibilmente difficile scrivere dati in modo rapido e preciso allo stesso modo, " dice Pimenov. "È molto più facile applicare un campo elettrico con precisione millimetrica, poiché tutto ciò di cui hai bisogno è un semplice impulso di tensione. Il processo è molto veloce e non comporta alcuna perdita significativa di energia." Ma ora potremmo potenzialmente avere la possibilità di utilizzare materiali che combinano effetti magnetici ed elettrici per unire i vantaggi della memorizzazione magnetica e della scrittura elettrica.