2289
Японські матеріалознавці показали, що магнітний стан наноструктури можна перемикати не електричним струмом, а безпосередньо електричним полем. У масивах мультифероїчних наноточок діаметром приблизно 190 нанометрів зміна електричної поляризації супроводжувалася розворотом намагніченості. Саме такого механізму давно шукають для майбутньої енергоощадної пам’яті, яка могла б зберігати дані без живлення, але записувати їх із меншими тепловими втратами.
У звичайній магнітній пам’яті інформація кодується напрямком намагніченості. Перевага такого підходу очевидна: після вимкнення електрики дані не зникають. Проблема виникає на етапі запису — щоб змінити магнітний стан, зазвичай використовують струм, а він неминуче нагріває провідник через джоулеві втрати.
Мультифероїки цікаві тим, що поєднують одразу два типи впорядкування — електричне й магнітне. Якщо вони достатньо сильно пов’язані, електричне поле може змінити поляризацію матеріалу, а разом із нею — і магнітний стан. У макроскопічних зразках такий ефект уже відомий, але для реальних чипів потрібно довести, що він зберігається на нанометровому масштабі.
Команда Інституту науки Токіо працювала з матеріалом BiFe0.9Co0.1O3, скорочено BFCO. Дослідники виготовили масиви наноточок приблизно 190 нанометрів у діаметрі — розмір уже близький до того, що може бути цікавим для електронних компонентів.
Електричну структуру наноточок вивчали методом п’єзорезонансної силової мікроскопії, а магнітні поля — за допомогою сканувальної магнітометрії на азотно-вакансійних центрах у алмазі. Так команда могла бачити і розподіл поляризації, і магнітні домени до та після прикладання електричного поля.
Початково поляризаційні вектори в кожній наноточці були спрямовані до центра. Після електричного впливу структура змінювалася на протилежну — вектори вже розходилися від центра. Одночасно вчені зафіксували розворот намагніченості і в площині наноточки, і перпендикулярно до неї.
За словами авторів, магнітний момент при цьому не просто «перескакує» між двома станами. Він обертається в так званій легкій площині намагнічування у відповідь на перебудову електричної поляризації. Саме такий керований зв’язок між двома видами порядку дає можливість проектувати складніші магнітні конфігурації.
Практичний інтерес полягає у способі запису інформації. Електричне поле саме по собі не потребує протікання великого струму через матеріал, а отже, потенційно дозволяє суттєво зменшити теплові втрати порівняно з технологіями на кшталт spin-transfer torque MRAM.
Ще одна особливість — складна внутрішня доменна структура окремої наноточки. Теоретично вона може дозволити кодувати не лише два стандартні стани «0» і «1», а кілька магнітних конфігурацій в одному елементі. Поки це перспектива, а не готовий продукт, але експеримент показує, що електричне керування магнетизмом працює вже на масштабі, важливому для мікроелектроніки.
https://phys.org/news/2026-09-nanoscale-multiferroic-materials-path-efficient.html
