Un gran avance en materiales multiferroicos podría revolucionar la memoria de las computadoras

Científicos de UT Austin y el Instituto Max Planck han revelado un material innovador, el yoduro de níquel, que exhibe un acoplamiento magnetoeléctrico excepcional. Este descubrimiento podría conducir a avances revolucionarios en memoria de computadora rápida, compacta y energéticamente eficiente.

En un paso significativo hacia soluciones tecnológicas transformadoras, investigadores de la Universidad de Texas en Austin y el Instituto Max Planck para la Estructura y Dinámica de la Materia (MPSD) han identificado el yoduro de níquel (NiI2) como un material destacado para computadoras ultrarrápidas y compactas. memoria.

Publicado en la revista Nature, este Estudio destaca el potencial sin explotar del NiI2, un material multiferroico con propiedades extraordinarias que podría liderar avances en varios dominios tecnológicos, incluidos los sensores químicos y la computación cuántica. Por primera vez, los científicos han demostrado que el NiI2 presenta un acoplamiento magnetoeléctrico más fuerte que cualquier material conocido de su tipo, lo que marca un salto significativo en la búsqueda de dispositivos eficientes y potentes.

Los multiferroicos son únicos porque combinan propiedades magnéticas y eléctricas. Esta dualidad permite la manipulación de las características magnéticas de un material mediante campos eléctricos y viceversa.

"Revelar estos efectos a escala de escamas de yoduro de níquel atómicamente delgadas fue un desafío formidable", dijo en un comunicado el coautor principal del estudio, Frank Gao, becario postdoctoral en física en UT Austin. comunicado de prensa. "Pero nuestro éxito representa un avance significativo en el campo de los multiferroicos".

"Nuestro descubrimiento allana el camino para dispositivos magnetoeléctricos extremadamente rápidos y energéticamente eficientes, incluidas las memorias magnéticas", añadió el coautor principal y estudiante graduado Xinyue Peng.

Esta investigación innovadora difiere de los enfoques tradicionales. Al emplear pulsos de láser ultracortos dentro del rango de femtosegundos (una millonésima de milmillonésima de segundo), los investigadores excitaron el material y analizaron sus respuestas para comprender mejor el acoplamiento entre los órdenes eléctrico y magnético. Estos métodos rápidos y precisos revelaron cómo la estructura en capas del NiI2 se adapta a efectos magnetoeléctricos más fuertes.

"Dos factores juegan un papel importante aquí", dijo en el comunicado de prensa el coautor Emil Viñas Boström, investigador postdoctoral en MPSD. “Uno de ellos es el fuerte acoplamiento entre el espín de los electrones y el movimiento orbital de los átomos de yodo; ese es un efecto relativista conocido como acoplamiento espín-órbita. El segundo factor es la forma particular del orden magnético en el yoduro de níquel, conocida como espiral de espín o hélice de espín. Este orden es crucial tanto para iniciar el orden ferroeléctrico como para la fuerza del acoplamiento magnetoeléctrico”.

Las implicaciones de este descubrimiento son inmensas. Con el fuerte acoplamiento magnetoeléctrico de NiI2, las perspectivas de crear dispositivos de memoria que sean más compactos, más rápidos y mucho más eficientes energéticamente en comparación con las tecnologías actuales son prometedoras. Las posibles aplicaciones se extienden a plataformas de computación cuántica y sensores químicos mejorados, que pueden mejorar significativamente el control de calidad y la garantía de seguridad en diversas industrias.

El equipo de investigación, dirigido por Edoardo Baldini, profesor asistente de física en UT Austin, y Angel Rubio, director de MPSD, espera que estos conocimientos catalicen el descubrimiento de otros materiales con propiedades similares e inspiren mayores mejoras en el acoplamiento magnetoeléctrico a través de la ingeniería avanzada de materiales. .

El espíritu de colaboración de este estudio se vio reforzado por las contribuciones de un grupo diverso de científicos, incluidos participantes de la Academia Sínica, la Universidad de Bremen y el Instituto de Tecnología de California.

El potencial inherente a estos hallazgos apunta hacia un futuro en el que los avances tecnológicos, respaldados por materiales innovadores como NiI2, podrían marcar el comienzo de capacidades sin precedentes en el ámbito del almacenamiento de datos y más allá.