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新型鈣鈦礦材料：有望引領(lǐng)新一代數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備

2016-11-28 08:05 性質(zhì)：轉(zhuǎn)載 作者：John 來(lái)源：IntelligentThings
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研究發(fā)現(xiàn)的CH3NH3(Mn:Pb)I3晶體（圖片來(lái)源于：LászlóForró/瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院）引言新的技術(shù)突破往往離不開(kāi)新的材料。...


研究發(fā)現(xiàn)的CH3NH3(Mn:Pb)I3晶體

新的技術(shù)突破往往離不開(kāi)新的材料。最近，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的科學(xué)家，開(kāi)發(fā)一種新型「鈣鈦礦材料」，「可以應(yīng)用于新一代硬盤(pán)的制造」。這項(xiàng)研究發(fā)表在《自然通信》雜志上，描述了史上首個(gè)「磁光電導(dǎo)體」。

信息爆炸，新一代存儲(chǔ)設(shè)備如何應(yīng)對(duì)？

在這個(gè)信息爆炸的時(shí)代，我們產(chǎn)生和接觸到的數(shù)據(jù)信息量越來(lái)越多。所以，存儲(chǔ)系統(tǒng)例如硬盤(pán)，需要「更高的密度和效率」，同時(shí)也需要「存儲(chǔ)介質(zhì)能夠被快速、簡(jiǎn)便地的操作」，有利于數(shù)據(jù)讀寫(xiě)。

新型鈣鈦礦材料是如何脫穎而出的？

然而，最近瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的科學(xué)家開(kāi)發(fā)一種鈣鈦礦材料，「它的磁序可以被迅速改變，不會(huì)因?yàn)榧訜岫艿狡茐摹?，正好滿足了以上的需求。

在Laszló Forró 實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的一個(gè)項(xiàng)目，由Bálint Náfrádi 領(lǐng)導(dǎo)。他們合成了一種「鐵磁性的光電材料」。鈣鈦礦光電材料，對(duì)于我們來(lái)說(shuō)并不陌生，我們之前的文章《可見(jiàn)光通信領(lǐng)域重要進(jìn)展：鈣鈦礦納米晶體光轉(zhuǎn)換器》，就提到過(guò)這種材料在光轉(zhuǎn)換器方面的應(yīng)用?？墒乾F(xiàn)在，這種材料「目前正在逐漸變成硅系統(tǒng)的廉價(jià)替代品」，引起了能源科學(xué)家的廣泛興趣。但是，作為鈣鈦礦的修改版本，該材料表現(xiàn)出了一些獨(dú)特的屬性，讓它特別有望引領(lǐng)新一代數(shù)字存儲(chǔ)系統(tǒng)。

這種材料的磁性，是由材料的「局部相互作用」以及「移動(dòng)的電子」產(chǎn)生。它是電子不同的運(yùn)動(dòng)之間競(jìng)爭(zhēng)而產(chǎn)生的結(jié)果。這意味著，材料中產(chǎn)生的磁性狀態(tài)是聯(lián)動(dòng)的，如果不改變材料的化學(xué)過(guò)程中的電子結(jié)構(gòu)或者晶體結(jié)構(gòu)，它不會(huì)發(fā)生反轉(zhuǎn)。

但是，一種可以輕易改變磁性的方法，在許多應(yīng)用例如數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面，具有巨大的優(yōu)勢(shì)。瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的科學(xué)家開(kāi)發(fā)的新型材料，正是做到了這一點(diǎn)。Bálint Náfrádi 說(shuō)，“我們已經(jīng)從本質(zhì)上發(fā)現(xiàn)了。” 這種晶體結(jié)構(gòu)聯(lián)合了鐵磁體和光電導(dǎo)體的優(yōu)勢(shì)，它們的「電磁矩以一個(gè)良好的順序?qū)R」，而且「通過(guò)光照可產(chǎn)生高密度自由傳導(dǎo)的電子」。

這兩種屬性的結(jié)合產(chǎn)生了一種全新的現(xiàn)象：「光電子磁化的“溶解”，當(dāng)有光照射的時(shí)候，電子由從物質(zhì)中激發(fā)出來(lái)」。在新型鈣鈦礦材料中，一種簡(jiǎn)單的紅色LED（比激光指示器的光線要弱很多），「足以破壞或者“溶解”材料中的磁序，產(chǎn)生高密度自由移動(dòng)的電子」。通過(guò)調(diào)整光線的強(qiáng)度，它被完全自由、持續(xù)地調(diào)整?！父淖冞@種材料磁性的時(shí)間很短，幾乎只需要千萬(wàn)億分之一秒」。

這種新型材料的未來(lái)如何？

雖然仍然在實(shí)驗(yàn)階段，所有這些屬性表明新材料可以用于構(gòu)建新一代的存儲(chǔ)器系統(tǒng)，具有更高的容量和更低的能耗。Náfrádi 認(rèn)為：

“這項(xiàng)研究為開(kāi)發(fā)新一代磁光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備奠定了基礎(chǔ)。它結(jié)合了磁性存儲(chǔ)的（長(zhǎng)期穩(wěn)定性、高數(shù)據(jù)密度、非易失性操作、各重寫(xiě)性）和光學(xué)讀寫(xiě)速度快的優(yōu)勢(shì)?！?

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