Необычное вещество заставит любую электронику "думать со скоростью света"

Исследователи из Техасского университета в Остине и Института структуры и динамики материи Макса Планка (США) совершили открытие, которое может произвести революцию в сфере электроники, значительно улучшив магнитную компьютерную память. Подробности стали известны изданию Interesting Engineering.

Ученые обнаружили, что слоистый мультиферроик, йодид никеля (NiI2), демонстрирует самую сильную магнитоэлектрическую связь, когда-либо наблюдавшуюся среди известных материалов такого типа. Магнитоэлектрическая связь — явление, при котором изменения электрического поля могут влиять на магнитные свойства материала, и наоборот. Это открытие может произвести революцию в разработке сверхбыстрых и энергоэффективных устройств в различных областях, включая квантовые вычисления.

Мультиферроики — это уникальные материалы, обладающие как электрическим, так и магнитным порядками, которые переплетаются благодаря свойству, называемому магнитоэлектрической связью. Это свойство пользуется большим спросом в связи с технологическими достижениями из-за его потенциала для создания более быстрых, меньших по размеру и более эффективных устройств.

Исследователи выяснили, что NiI2 превосходит все известные материалы такого типа по магнитоэлектрической связи. Это было достигнуто путем возбуждения материала ультракороткими лазерными импульсами и наблюдения за возникающими изменениями его электрического и магнитного порядков. Соавтор Эмиль Виньяс Бострем объяснил, что исключительная магнитоэлектрическая связь в йодиде никеля может быть объяснена двумя ключевыми факторами: спин-орбитальной связью — релятивистским эффектом в атомах йода, — и особой формой магнитного порядка в йодиде никеля, известной как спиновая спираль.

Последствия открытия огромны. Необыкновенная магнитоэлектрическая связь йодида никеля может произвести революцию в нескольких технологических областях. Открытие открывает путь к чрезвычайно быстрым и энергоэффективным магнитоэлектрическим устройствам, включая сверхбыструю и энергоэффективную магнитную память, позволяющей хранить и извлекать данные со скоростью, намного превосходящей современные технологии, потребляя при этом значительно меньше энергии. Кроме того, это может обеспечить молниеносную и высоконадежную связь между кубитами в квантовых компьютерах.

Открытие также может привести к разработке высокочувствительных химических сенсоров, обеспечивающих строгий контроль качества и безопасность лекарств в химической и фармацевтической промышленности.

Концепция управления магнитными свойствами с помощью электрических полей и наоборот уже давно находится в центре внимания ученых. Исследователи надеются, что достигнутые ими результаты не только вдохновят на открытие других материалов с похожими свойствами, но и стимулируют разработку инновационных инженерных методов для дальнейшего улучшения магнитоэлектрической связи в йодистом никеле. Это может привести к новой эре электроники, ориентированной на беспрецедентную скорость, эффективность и миниатюризацию.