Feroelektrinės nanodalelės – ateities atmintinės

Primary tabs

Tie, kas tikisi sulaukti atmintinių, galinčių viename kvadratiniame colyje talpinti keletą terabaitų informacijos, gali apsidžiaugti. Dabar mokslininkai galės lengviau narplioti painią feroelektrinių nanomedžiagų fiziką. Tyrėjų komanda iš įvairių institucijų, kuriai vadovavo JAV energetikos departamento Berkelio laboratorija (angl. U.S. Department of Energy (DOE)'s Lawrence Berkeley National Laboratory), pateikė pirmuosius nanokristalų feroelektrinių savybių rezultatus. Ši informacija bus labai svarbi kuriant naujos kartos atmintines.

Dirbdami su galingiausiu pasaulyje elektronų transmisijos mikroskopu, mokslininkai ištyrė feroelektrinių struktūrų iškraipymus galio telūro (puslaidininkio) ir bario titanato (izoliatoriaus) nanokristaluose.

Technologijoms, pereinant iš mikro į nano dydžius, mums reikia geriau pažinti, kaip yra paveikiama medžiagos feroelektrinė elgsena - svarbi medžiagos savybė. Mūsų rezultatai leis toliau gilintis ir atskleisti nano – mažiausio įmanomo dydžio, feroelektriškumo fundamentines fizikines savybes, - teigia Berkelio laboratorijos direktorius ir vienas iš pagrindinių šio tyrimo tyrėjų Paulas Alivisatosas.

Feroelektriškumas - tai yra medžiagos savybė poliarizuotis, veikiant elektriniam laukui. Medžiaga gali orientuotis pagal teigiamą ar pagal neigiamą krūvį. Ši poliarizacija gali būti apsukta atvirkščiai, paveikus išoriniu elektriniu lauku - tai leidžia tokias medžiagas panaudoti kuriant atmintines – panašiai kaip šiuo metu naudojami feromagnetikai, tik naudojant daug smulkesnes ir tankiau išsidėsčiusias struktūras.

Nors fotofizikinių, magnetinių ir kitų funkcinių savybių nanodalelėse supratimas gana stipriai pasistūmėjo į priekį, bet feroelektrinių nanomedžiagų fundamentinės fizikinės savybės vis dar nėra gerai ištirtos. Tai teigia vienas iš tyrėjų Rameshas, kuris pateikia prieštaraujančių ataskaitų apie nanodalelių feroelektriškumą (iš dalies dėl to, jog trūksta aukštos kokybės feroelektrinių medžiagų nanokristalų, turinčių tiksliai apibrėžtas formas, dydžius ir paviršius).

Kita problema yra ta, jog matavimuose naudojami statistiniai metodai, o ne konkrečių dalelių matavimai. Imant matavimų statistinį vidurkį, nepastebime subtilių feroelektrinio elgesio fizikinių mechanizmų, kurie pasireiškia individualiuose kristaluose.

Pasinaudojus TEAM I (angl. Transmission Electron Aberration-corrected Microscope) mikroskopu, tyrėjų komandai pavyko aptikti feroelektrinės struktūros iškraipymus individualiuose kristaluose. TEAM I gali „matyti objektus, kurių dydis siekia pusę Angstremo – mažiau nei vieno vandenilio atomo skersmuo.

Rezultatai rodo, kad feroelektrinė būsena tiesioje poliarizacijoje tokiuose kristaluose išlieka stabili iki išmatavimų, mažesnių nei 10 nanometrų. Be to, išbandytas ir poliarizacijos apsukimas kambario temperatūroje dalelėms, kurių išmatavimai siekia iki penkių nanometrų. Smulkesnėms dalelėms feroelektrinė elgsena išnyko. Tai rodo, kad penki nanometrai tikriausiai yra atmintinių dalelių dydžio limitas.

Facebook komentarai: