Образцы представляют собой клиновидную тонкую пленку поликристаллического железа, нанесенную на подложку из BaTiO3. BaTiO3 – хорошо известный сегнетоэлектрический и сегнетоэластичный материал: электрическое поле способно искажать решетку BaTiO3 и вызывать механическую деформацию. Анализ с помощью электронной микроскопии показал, что пленка железа состоит из крошечных нанозерен (диаметр 2,5 нм). На своем тонком конце пленка железа имеет толщину менее 0,5 нм, что обеспечивает «низкую размерность» нанозерен.
Учитывая их небольшой размер, магнитные моменты нанозерен железа неупорядочены относительно друг друга, это состояние известно как суперпарамагнетизм.
В X-PEEM-Beamline на BESSY II ученые проанализировали, что происходит с магнитным порядком этих нанозерен в небольшом электрическом поле. «С помощью X-PEEM мы можем отобразить магнитный порядок зерен железа на микроскопическом уровне и наблюдать, как их ориентация изменяется при приложении электрического поля на месте», -. Ашима Арора объясняет, кто проводил большинство экспериментов во время своей докторской диссертации. Их результаты показывают: электрическое поле вызывало деформацию BaTiO3, эта деформация передавалась нанозернам железа поверх него, и ранее суперпарамагнитные области образца переходили в новое состояние. В этом новом состоянии магнитные моменты зерен железа выровнены в одном направлении, i.е. коллективный дальний ферромагнитный порядок, известный как суперферромагнетизм.
Эксперименты проводились при температуре немного выше комнатной. «Это позволяет нам надеяться, что это явление может быть использовано для разработки новых композитных материалов (состоящих из сегнетоэлектрических и магнитных наночастиц) для маломощных спиновых запоминающих устройств и логических архитектур, работающих в условиях окружающей среды», – говорит Валенсия.
Управление наноразмерными магнитными битами в устройствах магнитной памяти с произвольным доступом только с помощью деформации, вызванной электрическим полем, также известно как стрейнтроника.
Он может предложить новую, масштабируемую, быструю и энергоэффективную альтернативу современной магнитной памяти.