Het schakelen van magnetische domeinen in magnetisch geheugen vereist normaal gesproken magnetische velden die worden gegenereerd door elektrische stromen, vandaar dat grote hoeveelheden elektrisch vermogen nodig zijn. Nutsvoorzieningen, teams uit Frankrijk, Spanje en Duitsland hebben de haalbaarheid van een andere benadering op nanoschaal aangetoond:"We kunnen magnetische ordening induceren in een klein deel van ons monster door een klein elektrisch veld te gebruiken in plaats van magnetische velden te gebruiken, "Dr. Sergio Valencia, HZB, zegt.

De monsters bestaan ​​uit een wigvormige polykristallijne dunne ijzerfilm die is afgezet op een BaTiO ₃ substraat. BaTiO ₃ is een bekend ferro-elektrisch en ferro-elastisch materiaal:een elektrisch veld kan de BaTiO . vervormen ₃ rooster en induceren mechanische spanning. Analyse door elektronenmicroscopie onthulde dat de ijzerfilm bestaat uit minuscule nanokorrels (diameter 2, 5nm). Aan het dunne uiteinde, de ijzerfilm is minder dan 0,5 nm dik, waardoor een lage dimensionaliteit van de nanokorrels mogelijk is. Gezien hun kleine formaat, de magnetische momenten van de ijzeren nanokorrels zijn ongeordend ten opzichte van elkaar, deze toestand staat bekend als superparamagnetisme.

Bij de X-PEEM-Beamline bij BESSY II, de wetenschappers analyseerden wat er gebeurt met de magnetische orde van deze nanokorrels onder een klein elektrisch veld. "Met X-PEEM kunnen we de magnetische volgorde van de ijzerkorrels op microscopisch niveau in kaart brengen en observeren hoe hun oriëntatie verandert terwijl we in-situ een elektrisch veld aanleggen, " zegt Dr. Ashima Arora, die de meeste experimenten deed tijdens haar Ph.D. stelling. Hun resultaten laten zien dat het elektrische veld een spanning op BaTiO . veroorzaakte ₃ , en deze stam werd overgebracht naar de ijzeren nanokorrels er bovenop. Vervolgens, voorheen superparamagnetische gebieden van het monster schakelden over naar een nieuwe toestand. In deze nieuwe staat de magnetische momenten van de ijzerkorrels zijn allemaal in dezelfde richting uitgelijnd, d.w.z. een collectief, lange afstand ferromagnetische orde bekend als superferromagnetisme.

De experimenten werden uitgevoerd bij een temperatuur iets boven kamertemperatuur. "Dit laat ons hopen dat het fenomeen kan worden gebruikt voor het ontwerp van nieuwe composietmaterialen (bestaande uit ferro-elektrische en magnetische nanodeeltjes) voor op spin gebaseerde opslag met laag vermogen en logische architecturen die werken bij omgevingsomstandigheden, "zegt Valencia.

Het besturen van magnetische bits op nanoschaal in magnetische geheugenapparaten met willekeurige toegang door alleen door een elektrisch veld geïnduceerde spanning staat bekend als straintronics. Het zou een nieuwe, schaalbaar, snel en energiezuinig alternatief voor de huidige magnetische geheugens.