Ngày nay, điện và từ tính thống trị thế giới số của chúng ta. Trong khi chất bán dẫn xử lý thông tin điện, vật liệu từ tính cho phép lưu trữ dữ liệu dài hạn. Một nhóm các nhà nghiên cứu Đại học Pittsburgh đã phát hiện ra một phương pháp hợp nhất 2 tính chất khác biệt này vào một loại vật liệu, mở đường cho phương pháp lưu trữ mật độ siêu cao và các cấu trúc điện toán mới.
Trong khi điện thoại và máy tính xách tay dựa vào điện để xử lý và lưu trữ thông tin tạm thời, lưu trữ dữ liệu dài hạn vẫn được thực hiện phần lớn thông qua từ trường. Các đĩa được phủ một lớp vật liệu từ tính được định hướng cục bộ (ví dụ như Bắc hay Nam biểu hiện cho “1” và “0”) và mỗi nam châm độc lập có thể được sử dụng để lưu trữ 1 bit thông tin. Tuy nhiên, thông tin này không được kết nối trực tiếp với các chất bán dẫn được sử dụng để xử lý thông tin. Việc tạo ra một loại vật liệu từ tính có thể lưu trữ và xử lý thông tin sẽ đưa đến các hình thức mới kết hợp các khả năng lưu trữ và xử lý.
Mới đây, một nhóm nghiên cứu do Giáo sư vật lý chất đặc Jeremy Levy của Pittsburgh dẫn dắt đã tạo ra loại vật liệu như vậy.
Levy và các đồng nghiệp tại Đại học Wisconsin-Madison đã xuất bản công trình nghiên cứu của họ trên tạp chí Nature Communications, làm sáng tỏ phát hiện về một hình thức từ tính có thể được làm ổn định bằng điện trường chứ không phải bằng từ trường. Nghiên cứu một loại vật liệu được hình thành từ một lớp dày 1 oxit (strontium titanate) và một lớp mỏng vật liệu thứ hai (lanthanum aluminate), các nhà nghiên cứu đã tìm thấy giao diện giữa hai loại vật liệu này có thể biểu hiện hành vi từ tính ổn định ở nhiệt độ phòng. Giao diện này thường dẫn điện, nhưng bằng cách “đuổi” các điện tử đi nhờ một điện áp được đưa vào (tương đương với hai pin AA), vật liệu trở thành cách điện và có tính chất từ tính. Các tính chất từ tính được phát hiện bằng “kính hiển vi lực từ”, một kỹ thuật chụp ảnh quét một đầu dò từ tính lên vật liệu để đo sự hấp dẫn tương đối hay lực đẩy giữa đầu dò từ tính và vật liệu.
Các thuộc tính từ tính mới được phát hiện kế thừa các kết quả của một phát minh trước đây của Levy, được gọi là “điện tử học nano Etch-a-Sketch” sử dụng cùng một loại vật liệu. Việc phát hiện ra các tính chất từ tính hiện nay có thể được kết hợp với bóng bán dẫn siêu nhỏ, máy dò terahertz và các thiết bị đơn điện tử được trình diễn trước đó.
“Công trình nghiên cứu này thực sự rất hứa hẹn và có thể đưa đến một hình thức lưu trữ từ tính mới,” Stuart Wolf, người đứng đầu Viện nanoSTAR tại Đại học Virginia, cho biết. Mặc dù không phải là tác giả của bài báo này, Wolf được coi là người tiên phong trong lĩnh vực điện tử học spin.
“Vật liệu từ tính có xu hướng phản ứng với từ trường và không quá nhạy với các ảnh hưởng của điện”, Levy cho biết. “Những gì chúng tôi phát hiện là một họ vật liệu mới dựa trên oxit có thể thay đổi hoàn toàn hành vi của vật liệu dựa trên đầu vào dòng điện.”
Nguôn: NASATI, ngày 22/10/2014