EPFL-wetenschappers hebben een nieuw perovskiet-materiaal ontwikkeld met unieke eigenschappen dat kan worden gebruikt om harde schijven van de volgende generatie te bouwen.

Naarmate we meer en meer gegevens genereren, we hebben opslagsystemen nodig, bijv. harde schijven, met een hogere dichtheid en efficiëntie. Maar dit vereist ook materialen waarvan de magnetische eigenschappen snel en gemakkelijk kunnen worden gemanipuleerd om gegevens erop te schrijven en te openen. EPFL-wetenschappers hebben nu een perovskietmateriaal ontwikkeld waarvan de magnetische volgorde snel kan worden veranderd zonder het te verstoren door verhitting. Het werk, die de allereerste magnetische fotogeleider beschrijft, is gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

Het laboratorium van Laszló Forró, in een project onder leiding van postdoc Bálint Náfrádi, een ferromagnetisch fotovoltaïsch materiaal gesynthetiseerd. Fotovoltaïsche zonnecellen van perovskiet worden geleidelijk een goedkoper alternatief voor de huidige siliciumsystemen, veel belangstelling van energiewetenschappers. Maar dit specifieke materiaal, dat is een aangepaste versie van perovskiet, vertoont enkele unieke eigenschappen die het bijzonder interessant maken als materiaal om digitale opslagsystemen van de volgende generatie te bouwen.

Magnetisme in materiaal komt voort uit de interacties van gelokaliseerde en bewegende elektronen van het materiaal; op een manier, het is het resultaat van competitie tussen verschillende bewegingen van elektronen. Dit betekent dat de resulterende magnetische toestand in het materiaal zit en niet kan worden omgekeerd zonder de structuur van elektronen in de chemie of kristalstructuur van het materiaal te veranderen. Maar een gemakkelijke manier om magnetische eigenschappen te wijzigen zou een enorm voordeel zijn in veel toepassingen, zoals magnetische gegevensopslag.

Het nieuwe materiaal dat de EPFL-wetenschappers ontwikkelden, biedt precies dat. "We hebben in wezen de eerste magnetische fotogeleider ontdekt, " zegt Bálint Náfrádi. Deze nieuwe kristalstructuur combineert de voordelen van beide ferromagneten, waarvan de magnetische momenten zijn uitgelijnd in een goed gedefinieerde volgorde, en fotogeleiders, waar lichtverlichting vrije geleidingselektronen met hoge dichtheid genereert.

De combinatie van de twee eigenschappen produceerde een geheel nieuw fenomeen:het "smelten" van magnetisatie door foto-elektronen, dat zijn elektronen die door een materiaal worden uitgezonden wanneer er licht op valt. In het nieuwe perovskietmateriaal, een simpele rode LED - veel zwakker dan een laserpointer - is genoeg om te verstoren, of "smelt" de magnetische orde van het materiaal en genereert een hoge dichtheid van reizende elektronen, die vrij en continu kan worden afgestemd door de intensiteit van het licht te veranderen. De tijdschaal voor het verschuiven van het magnetische in dit materiaal is ook erg snel, nagenoeg slechts biljardsten van een seconde nodig.

Hoewel nog experimenteel, al deze eigenschappen betekenen dat het nieuwe materiaal kan worden gebruikt om de volgende generatie geheugenopslagsystemen te bouwen, met hogere capaciteiten met een lage energiebehoefte. "Deze studie vormt de basis voor de ontwikkeling van een nieuwe generatie magneto-optische gegevensopslagapparaten, ", zegt Náfrádi. "Deze zouden de voordelen van magnetische opslag combineren:stabiliteit op lange termijn, hoge gegevensdichtheid, niet-vluchtige werking en herschrijfbaarheid - met de snelheid van optisch schrijven en lezen."