(PhysOrg.com) -- Un team guidato dai ricercatori dell'Università del Wisconsin-Madison ha sviluppato un nuovo approccio per creare potenti nanodispositivi, e le loro scoperte potrebbero aprire la strada ad altri ricercatori per iniziare uno sviluppo più diffuso di questi dispositivi.
Le scoperte sono state pubblicate nell'edizione online di Materiali della natura oggi (28 febbraio). Chang-Beom Eom, un professore di scienza e ingegneria dei materiali alla UW-Madison, guida la squadra, che include studenti laureati UW-Madison e ricercatori associati e collaboratori della Penn State University, l'Università del Michigan e l'Università della California, Berkeley.
Particolari materiali di ossido di metallo (incluse alcune ferriti) hanno una proprietà magnetoelettrica unica che consente al materiale di cambiare il suo campo magnetico quando la sua polarizzazione viene commutata da un campo elettrico e viceversa. Questa proprietà significa che questi materiali possono essere utilizzati come basi per dispositivi che agiscono come traduttori di segnale in grado di produrre energia elettrica, risposte magnetiche o anche ottiche, e i dispositivi possono memorizzare le informazioni in una qualsiasi di queste forme.
Ciò potrebbe produrre una varietà di dispositivi magnetoelettrici con una vasta gamma di applicazioni, come nuovi circuiti integrati o minuscoli dispositivi elettronici con la capacità di memorizzazione delle informazioni dei dischi rigidi.
"Abbiamo tutti dispositivi elettrici e magnetici che funzionano in modo indipendente, ma a volte vogliamo che queste funzioni siano integrate in un unico dispositivo con un segnale utilizzato per più risposte, "dice Eom.
Essenzialmente, Eom e il suo team hanno sviluppato una road map per aiutare i ricercatori a "accoppiare" i meccanismi elettrici e magnetici di un materiale. Mentre i ricercatori fanno passare una corrente attraverso un dispositivo magnetoelettrico, i segnali elettrici seguono il campo elettrico come un percorso. La destinazione finale dei segnali potrebbe essere, come esempio, un "banco" di memoria azionato da un campo magnetico. Quando i ricercatori commutano il campo elettrico, i segnali incontrano un bivio nel percorso. Sebbene entrambi i rebbi della testa della forcella in una direzione simile, un percorso è quello corretto e richiederà al campo magnetico di cambiare. Ciò consentirà alle informazioni trasportate dai segnali di essere memorizzate nella banca. Se i segnali prendono il percorso sbagliato, lo stato magnetico non cambierà, la banca rimane inaccessibile, e l'informazione si perde non appena il campo elettrico si spegne.
Oltre a determinare il percorso corretto per i segnali elettrici, il team ha sviluppato una matrice che assicura che l'effetto di accoppiamento incrociato sia stabile, o non volatile, che consente l'archiviazione dei dati a lungo termine. Questa matrice viene quindi incorporata in film sottili.
Queste due scoperte - il percorso corretto e la matrice stabilizzante - consentiranno ad altri ricercatori di studiare la fisica fondamentale dell'accoppiamento incrociato nei materiali e iniziare a studiare come trasformare in realtà le molte possibilità dei dispositivi multifunzionali.
"Le persone hanno immaginato molteplici usi per l'accoppiamento incrociato, " dice Eom. "Questo lavoro ci permetterà di realizzare dispositivi magnetoelettrici non volatili su scala nanometrica, il che significa che possiamo memorizzare le informazioni anche dopo che l'alimentazione è stata spenta."
