Ферроаксиальные материалы содержат не магнитные или электрически полярные домены, а вихревые структуры из электрических диполей. Эти вихри чрезвычайно стабильны и почти не реагируют на внешние поля, что делает их идеальными кандидатами для сверхнадежного хранения данных. Но именно их устойчивость долгое время не позволяла физически переключать такие состояния.
Ученые нашли способ хранить информацию, используя редкий класс материалов
Ученые нашли способ управлять редким видом структурного порядка в кристаллах — так называемой ферроаксиальностью. Это возможно с помощью скрученного терагерцового света. Исследование открывает путь к новым, ультраустойчивым и долговечным типам памяти.
Unsplash
Специалисты из Института Макса Планка впервые показали, что их можно управляемо «переворачивать» с помощью круговой поляризации терагерцового излучения.
Работа терагерцового света/
Путь к сверхустойчивой памяти на новых материалах
Современные устройства памяти опираются на бинарный принцип: материал должен надежно удерживать два противоположных состояния.
Традиционные ферромагнетики и сегнетоэлектрики давно выполняют эту роль, однако чувствительны к внешним воздействиям и со временем деградируют.
- Поэтому внимание ученых переключилось на ферроаксиалы — материалы, где электрические диполи складываются в вихревые структуры, ориентированные по часовой стрелке или против неё.
Эти домены практически не подвержены возмущениям, но десятилетиями оставались неподдающимися контролю.
- Команда Андреа Каваллери обнаружила способ переключать такие домены в соединении RbFe(MoO₄)₂.
- Короткие терагерцовые импульсы с круговой поляризацией заставляют ионы в кристаллической решетке двигаться по окружности, создавая синтетическое эффективное поле.
- Оно действует на вихревую структуру так же, как магнитное поле влияет на ферромагнетики или электрическое — на сегнетоэлектрики.
Меняя направление «закрутки» света, ученые стабилизировали одно из двух состояний — по часовой или против, что позволяет использовать их как биты памяти.
Новая система хранения данных
Такая система потенциально обеспечивает сверхбыстрое, энергоэффективное и неразрушаемое хранение данных. Отсутствие паразитных магнитных или электрических полей делает ферроаксиалы особенно перспективными для будущих устройств, где стабильность критична.
При этом авторы эксперимента подчеркивают, что работа подтверждает значимость круговых фононных полей — инструмента, способного управлять необычными фазами вещества.
Так, результаты открывают новое направление в разработке устойчивых и ультрабыстрых носителей информации.