US-Entwicklung eines Raumtemperatur-Multiferroikums für energieeffizientes Computing

Obwohl dies uns in der Vergangenheit gut funktioniert hat, erreicht das Material mit steigendem Bedarf an Datenspeicherung auch seine Effizienzgrenzen. Das Rechnen beschleunigt sich rasant, was zu einem explosionsartigen Anstieg des Energieverbrauchs führt, der sogar ein Drittel des gesamten auf dem Planeten erzeugten Stroms verbrauchen könnte.

Dies könnte langfristig nicht nachhaltig sein. Dies erfordert eine grundlegende Überarbeitung, wie zusätzliche Elektronen-Eigenschaften als Grundlage für neue Formen des Rechnens dienen können.

Multiferroika zur Rettung. Multiferroika sind Materialien mit mehreren Ordnungsparametern und werden seit über zwei Jahrzehnten erforscht.

Das Material ist aufgrund der beobachteten

Das Material ist aufgrund der beobachteten Kopplung seiner magnetischen Eigenschaften vielversprechend. Diese Kopplung, genannt magnetoelektrizität, ermöglicht es einem elektrischen Feld, die Magnetisierung eines magnetischen Materials zu verändern, oder einem magnetischen Feld, die Polarisation eines Materials zu verändern.

Da es viel einfacher ist, diese Parameter umzuschalten, kann das Material für die Durchführung geringerem Energieverbrauch nützlich sein. Bei Bedarf können diese beiden Funktionen in einer einzigen Funktion kombiniert werden.

Allerdings standen die Forscher vor einer großen Herausforderung bei der Verwendung eines Materials, das bei Raumtemperatur sowohl ferroelektrisch als auch magnetisch ist. Raumtemperatur-multiferroisches Bismutferrit ist ein multiferroisches Material, das Forscher zuvor verwendet haben.

Allerdings leidet es unter einem schwachen

Allerdings leidet es unter einem schwachen Magnetismus, da seine atomaren Momente sich gegenseitig aufheben. Als Rice-Forscher ein nichtmagnetisches Bauteil, Bariumtitanat, zu dem multiferroischen Material hinzufügten, beobachteten sie einen Anstieg der gesamten Magnetisierung des Materials bei gleichzeitiger Erhaltung seiner elektrischen Eigenschaften.

Das Forschungsteam, bestehend aus Tae Yeon Kim, einem Postdoktoranden, und Lane Martin, einem Professor für Materialwissenschaft und -technik an der Rice University, war ßen Anstieg der Magnetisierung überrascht.

Der Syntheseprozess besteht darin, Bismutferrit mit Bariumtitanat zu mischen, um sorgfältig eine Spannung zu erzeugen, und anschließend die Mischung als dünnen Film auf einem Substrat zu wachsen, das seine Kristallstruktur verzerrt. Die Forscher verbrachten über sechs Monate mit der Herstellung und dem Test.

Dies umfasste auch die Aufforderung

Dies umfasste auch die Aufforderung an andere Teammitglieder, das Material unabhängig zu erweitern, um die Reproduzierbarkeit zu gewährleisten. „Niemand hatte je beide Knöpfe – die Spannung und die Chemie – gleichzeitig gedreht“, sagte Lane Martin, Materialwissenschaftler an der Rice University, in einer Pressemitteilung.

„Wir konnten zwei verschiedene Materialsysteme zu einem neuen Material mit einer neuen Struktur und einer neuen Kombination .“Während Forscher ein neues Material für das energieeffiziente Rechnen identifiziert haben, haben sie auch die multiferroische Materialwissenschaft vorangebracht, indem sie Chemie und Dehnung kombinierten, um neue Strukturen mit unerwarteten Eigenschaften zu schaffen.

Zu Überraschung des Forschers machte das Hinzufügen magnetischer. Die Forschungsergebnisse wurden im Journal PNAS veröffentlicht.