Takowe mogłyby przechowywać nawet 10 000 razy więcej danych niż ma to miejsce w przypadku dotychczasowych technologii. O kulisach badań prowadzących do takiego rozwiązania oraz dokładnych konsekwencjach poczynionych postępów członkowie zespołu badawczego piszą na łamach Nature Communications.
Czytaj też: Historyczna detekcja w materii jądrowej. Naukowcy wykryli magnetyczne odciski
W centrum ich zainteresowania znalazły się ferroelektryki, czyli dielektryki utrzymujące stan spolaryzowany bez zewnętrznego pola elektrycznego. Można je więc określić mianem elektrycznego odpowiednika ferromagnetyków. O ile te ostatnie tracą swoje właściwości, gdy zostaną zmniejszone do pewnego rozmiaru, tak w przypadku ferroelektryków nie było jasne, co się w takich okolicznościach wydarzy.
Odpowiedzi na to pytanie chcieli udzielić inżynierowie z Korei Południowej. Jak zapowiedzieli, tak zrobili, projektując eksperyment, w ramach którego udało im się zrozumieć trójwymiarowy rozkład polaryzacji w ferroelektrykach. Ma on kształt wiru i stanowi przełom w badaniach poświęconych tej kwestii.
Tysiące razy pojemniejsza pamięć mogłaby zostać zaprojektowana dzięki postępom dotyczącym trójwymiarowego rozkładu polaryzacji ferroelektryków
Co ciekawe, przypuszczenia o istnieniu takiego wiru pojawiły się już dwie dekady temu, ale brakowało dowodów, które by to potwierdzały. Zajmujący się tematem naukowcy przewidywali, że gdyby udało się doprowadzić do przełomu, to miałby on przełożenie na rozwój nośników pamięci. Wzrosnąć miałaby ich gęstość oraz pojemność, potęgując ten współczynnik nawet 10 000 razy.
Do długo wyczekiwanej rewolucji doszło dzięki wykorzystaniu atomowej tomografii elektronowej. Technika ta umożliwiła naukowcom obrazowanie nanomateriałów pod różnymi kątami, by później poddawać je rekonstrukcji do trójwymiarowych form. Na podobnej zasadzie, jak tomograf w szpitalu pozwala zajrzeć do wnętrza ludzkiego organizmu, tak tutaj mówimy o oglądaniu nanomateriałów na poziomie atomowym.
Czytaj też: Pierwsze takie pomiary w wykonaniu fizyków. Chodzi o radioaktywną cząstkę
Idąc tym tokiem myślenia, członkowie zespołu badawczego zastosowali wspomnianą technikę względem nanocząstek tytanianu baru. Śledzili w trzech wymiarach zachowanie tworzących je składników i ostatecznie określili rozkład polaryzacji na poziomie pojedynczego atomu. Tym sposobem po dwudziestu latach możemy oficjalnie stwierdzić, iż wewnątrz zerowymiarowych ferroelektryków występują topologiczne porządki polaryzacji. Co ciekawe, liczbę tych wewnętrznych wirów można kontrolować w zależności od ich wielkości.
