Ferromıknatıslar ve ferroelektrikler gibi ferroik malzemeler, modern veri depolamanın temelini oluşturur ancak yine de sınırlamalarla karşı karşıyadır: Yavaş geçiş yaparlar veya sırasıyla depolarize edici alanlar nedeniyle dengesiz polarizasyona maruz kalırlar. Yeni bir sınıf olan ferroaksiyaller, saat yönünde veya saat yönünün tersine dokulara sahip, ancak kontrol edilmesi zor olan dipol girdaplarını barındırarak bu sorunları önler.
Max-Planck-Maddenin Yapısı ve Dinamiği Enstitüsü (MPSD) ve Oxford Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, artık iki-kararlı ferroaksiyal durumların tek bir polarize terahertz ışık flaşıyla değiştirilebileceğini gösteriyor. Bu, yeni nesil kalıcı veri depolamaya yönelik bir platform olan ultra hızlı, ışık kontrollü ve kararlı anahtarlamayı mümkün kılar. Çalışma dergide yayınlandı Bilim.
Modern toplum, tüm bilgilerin temelde 0’lar ve 1’lerden oluşan ikili bir sistemde kodlandığı dijital teknolojilere dayanmaktadır. Sonuç olarak, iki kararlı durum arasında güvenilir bir şekilde geçiş yapabilen herhangi bir fiziksel sistem, prensipte dijital veri depolama için bir ortam görevi görebilir.
Ferroik malzemeler bu tür iki kararlı durum arasında geçiş yapabilen katılardır. En bilinen örnekler, zıt yönlerde mıknatıslanabilen ferromıknatıslar ve zıt elektrik polarizasyonlarını tutabilen ferroelektriklerdir. Bu durumlar manyetik veya elektrik alanları tarafından kolayca değiştirilebildiğinden, bu ferroik malzemeler günümüzün veri depolama ve elektronik teknolojilerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Ancak bu sistemlerin dezavantajları da vardır: Sabit sürücünün yakınındaki güçlü manyetik alanlar gibi dış etkenlere karşı hassastırlar ve zamanla bozulma eğilimi gösterirler. Bu, alternatif veri depolama teknolojileri arayışını oldukça çekici kılmaktadır.
Ferroaksiyal malzemeler ferroik aileye yeni eklenen malzemelerdir. Bu katılar, manyetik veya elektrik durumları yerine, net bir mıknatıslanma veya elektrik polarizasyonu yaratmadan iki zıt yöne yönlendirilebilen elektrik dipol girdaplarına ev sahipliği yapar. Bunlar çok kararlıdır ve dış alanlardan etkilenmez, ancak aynı nedenden dolayı kontrol edilmesi çok zordur ve bu da şimdiye kadar keşiflerini sınırlamıştır.
Andrea Cavalleri liderliğindeki araştırma ekibi, rubidyum demir dimolibdat (RbFe(MoO₄)₂) olarak adlandırılan bir malzemede saat yönünde ve saat yönünün tersine ferroaksiyal alanlar arasında geçiş yapmak için dairesel polarize terahertz ışık darbeleri kullandı.
Bu çalışmanın başyazarı Zhiyang Zeng, “Bir terahertz darbesi kristal kafesteki iyonları daireler halinde hareket ettirdiğinde ortaya çıkan sentetik etkili alandan yararlanıyoruz” diyor. “Bu etkili alan, tıpkı bir manyetik alanın bir ferromıknatısı değiştirmesi veya bir elektrik alanının bir ferroelektrik durumu tersine çevirmesi gibi, ferroaksiyal duruma bağlanabilmektedir” diye ekliyor.
Yazar arkadaşım Michael Först, “Dairesel polarize ışık darbelerinin sarmallığını veya bükülmesini ayarlayarak, elektrik dipollerinin saat yönünde veya saat yönünün tersine dönme düzenini seçici olarak stabilize edebiliriz” diyor. “Bu şekilde iki ferroik durumda bilgi depolaması mümkün oluyor. Ferroaksiyaller depolarize edici elektrik veya başıboş manyetik alanlardan arınmış olduğundan, istikrarlı, uçucu olmayan veri depolama için son derece umut verici adaylardır.”
Andrea Cavalleri, “Bu, ultra hızlı bilgi depolamaya yönelik sağlam bir platformun geliştirilmesine yönelik yeni olanakların önünü açan heyecan verici bir keşif” diyor. “Bu aynı zamanda grubumuzda ilk kez 2017’de elde edilen dairesel fonon alanlarının egzotik malzeme fazlarının kontrolü için nasıl yeni bir kaynak olarak ortaya çıktığını da gösteriyor.”
