研究发现的CH3NH3(Mn:Pb)I3晶体
新的技术突破往往离不开新的材料。最近,瑞士洛桑联邦理工学院的科学家,开发一种新型「钙钛矿材料」,「可以应用于新一代硬盘的制造」。这项研究发表在《自然通信》杂志上,描述了史上首个「磁光电导体」。
信息爆炸,新一代存储设备如何应对?
在这个信息爆炸的时代,我们产生和接触到的数据信息量越来越多。所以,存储系统例如硬盘,需要「更高的密度和效率」,同时也需要「存储介质能够被快速、简便地的操作」,有利于数据读写。
新型钙钛矿材料是如何脱颖而出的?
然而,最近瑞士洛桑联邦理工学院的科学家开发一种钙钛矿材料,「它的磁序可以被迅速改变,不会因为加热而受到破坏」,正好满足了以上的需求。
在Laszló Forró 实验室进行的一个项目,由Bálint Náfrádi 领导。他们合成了一种「铁磁性的光电材料」。钙钛矿光电材料,对于我们来说并不陌生,我们之前的文章《可见光通信领域重要进展:钙钛矿纳米晶体光转换器》,就提到过这种材料在光转换器方面的应用。可是现在,这种材料「目前正在逐渐变成硅系统的廉价替代品」,引起了能源科学家的广泛兴趣。但是,作为钙钛矿的修改版本,该材料表现出了一些独特的属性,让它特别有望引领新一代数字存储系统。
这种材料的磁性,是由材料的「局部相互作用」以及「移动的电子」产生。它是电子不同的运动之间竞争而产生的结果。这意味着,材料中产生的磁性状态是联动的,如果不改变材料的化学过程中的电子结构或者晶体结构,它不会发生反转。
但是,一种可以轻易改变磁性的方法,在许多应用例如数据存储方面,具有巨大的优势。瑞士洛桑联邦理工学院的科学家开发的新型材料,正是做到了这一点。Bálint Náfrádi 说,“我们已经从本质上发现了。” 这种晶体结构联合了铁磁体和光电导体的优势,它们的「电磁矩以一个良好的顺序对齐」,而且「通过光照可产生高密度自由传导的电子」。
这两种属性的结合产生了一种全新的现象:「光电子磁化的“溶解”,当有光照射的时候,电子由从物质中激发出来」。在新型钙钛矿材料中,一种简单的红色LED(比激光指示器的光线要弱很多),「足以破坏或者“溶解”材料中的磁序,产生高密度自由移动的电子」。通过调整光线的强度,它被完全自由、持续地调整。「改变这种材料磁性的时间很短,几乎只需要千万亿分之一秒」。
这种新型材料的未来如何?
虽然仍然在实验阶段,所有这些属性表明新材料可以用于构建新一代的存储器系统,具有更高的容量和更低的能耗。Náfrádi 认为:
“这项研究为开发新一代磁光数据存储设备奠定了基础。它结合了磁性存储的(长期稳定性、高数据密度、非易失性操作、各重写性)和光学读写速度快的优势。”
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