"Las plantas de sándwiches" pueden reducir el consumo de energía de los equipos 100 veces

Los científicos del laboratorio Nacional lawrence berkeley y cornell han desarrollado un nuevo мультиферроик – material, que combina a la vez magnéticos y eléctricos de la propiedad. Con su ayuda en el futuro, puede crear una nueva generación de dispositivos con mayor capacidad de procesamiento y menor consumo de energía.

Мультиферроиками se consideran los materiales, que presentan al menos dos de los tres propiedades: ферромагнетизма (propiedad de hierro cuando намагничивании mantener este estado), ферроэлектризма (la aparición espontánea de дипольного momento) o сегнетоэластизма (espontánea de la deformación). Los investigadores en su trabajo correctamente conectado ферромагнетические y ферроэлектрические material para su ubicación se puede controlar mediante un campo eléctrico a temperaturas cercanas a la temperatura ambiente.



Los autores del estudio construido hexagonales atómicos de la película de óxido lutecio de hierro (LuFeO3). El material posee una notable ферроэлектрическими y магнетическими propiedades. Él se compone de alternancia монослоев de óxido de lutecio y óxido de hierro. Para crear la "atómico sandwich", los científicos pidieron a la tecnología molecular de la radiación эпитаксии. Se permitió reunir dos materiales diferentes en una sola, átomo por átomo, capa por capa. Durante el montaje se ha establecido que si introducir a través de cada una docena de tales чередований una capa de óxido de hierro, lo que puede cambiar completamente las propiedades del material y obtener el distintivo magnético de efecto. En el trabajo se utilizaron 5 voltios al sensor de un microscopio de fuerza atómica para cambiar la polarización de la ферроэлектриков hacia arriba y hacia abajo, creando el patrón geométrico de cuadrados concéntricos.

Las pruebas de laboratorio han demostrado que magnéticas y eléctricas de los átomos se puede controlar con la ayuda de un campo eléctrico. El experimento pasaban a temperaturas de 200 a 300 kelvin (-73 – 26 grados celsius). Todos los anteriores de desarrollo de funcionar a temperaturas más bajas. Мультиферроик, creado conjuntamente por el laboratorio lawrence berkeley y cornell es el primer material que se puede controlar a temperaturas cercanas a la temperatura ambiente. "Junto con nuestro nuevo material ahora se sabe que un total de cuatro, que exhiben propiedades мультиферроика a temperatura ambiente. Pero sólo en uno de ellos magnético de polarización se puede controlar mediante un campo eléctrico" — observa Даррел Pasado, el profesor de la universidad de cornell, que es uno de los principales participantes en la investigación. Este logro puede usar posteriormente para la creación de los microprocesadores de bajo consumo, dispositivos para el almacenamiento de datos y de la electrónica de última generación.



En un futuro cercano, los científicos planean explorar la posibilidad de reducir el umbral de voltaje, el cual es necesario para cambiar la dirección de polarización. Para ello, se van a llevar a cabo experimentos con diferentes подложками para la creación de nuevos materiales. "Queremos mostrar que мультиферроик funcionará en la mitad de la volta tan bien como en el de los cinco" — observa Рамамурти ramesh, director adjunto del laboratorio nacional lawrence berkeley. Además, cuentan crear vigente el dispositivo en la base de la мультиферроика en un futuro próximo.

Para Рамеша no es el primer logro. En 2003, él y su grupo se ha creado con éxito una delgada película de uno de los más famosos мультиферроиков – ferrita de bismuto (BiFeO3). Densa masa de la ferrita de bismuto son de material aislante, y las películas, que se pueden aislar a partir de él, se pueden llevar la electricidad a temperatura ambiente. Otro gran logro en el campo de la creación de мультиферроиков también se refiere al año 2003. Entonces, el equipo Токура Кемура abrió una nueva clase de estos materiales, en el que el magnetismo que provoca ферроэлектрические propiedades. Precisamente estos logros fueron el punto de partida para una de las principales ideas en este campo.

La conciencia de que estos materiales tienen un gran potencial para la aplicación práctica, ha llevado a extremadamente rápido desarrollo de мультиферроиков. Ellos requieren mucho menos energía para la lectura y escritura de datos más modernos dispositivos basados en semiconductores.

Además, estos datos no se convierten en cero después de desconectar la alimentación. Estas propiedades permiten diseñar un dispositivo, que será lo suficientemente cortos impulsos eléctricos en lugar de la corriente continua necesaria para los dispositivos modernos. Se estima que los creadores de un nuevo мультиферроика, el dispositivo con el uso de esta tecnología va a consumir 100 veces menos energía.

Hoy en día, alrededor del 5% del consumo mundial de energía es en la electrónica. Si en un futuro próximo no alcanzar grandes logros en esta área, que permitan reducir el consumo de energía, esta cifra aumente hasta los 40-50% al 2030. Según la Administración de información energética de estados unidos, en 2013, el consumo mundial de electricidad fue de 157,581 Twh. En el año 2015 se han estancado en el consumo mundial mediante la reducción del crecimiento de china y la recesión en los estados unidos. publicado

 

Fuente: geektimes.ru/post/281776/