Ilmuwan Jepang sedang membuka jalan

Para peneliti telah mengembangkan metode untuk mengontrol arah magnetisasi pada perangkat spintronik menggunakan medan listrik rendah melalui terobosan dalam antarmuka multiferroik. Teknik ini, yang mengandalkan momen magnet orbital yang tegang, dapat meningkatkan efisiensi dan konsumsi daya teknologi spintronik masa depan secara signifikan.

Para peneliti mendemonstrasikan kemampuan untuk mengontrol arah magnetisasi dengan menerapkan tegangan pada material multiferroik pada antarmuka.

Magnetisasi terarah dengan medan listrik rendah sangat penting untuk kemajuan perangkat spintronik yang efisien. Dalam spintronik, karakteristik putaran elektron atau momen magnet digunakan untuk menyimpan informasi. Dengan menyesuaikan momen magnet orbital melalui tegangan, putaran elektron dapat dimanipulasi, sehingga menghasilkan efek magnetoelektrik yang ditingkatkan untuk kinerja yang unggul.

Ilmuwan Jepang, termasuk Jun Okabayashi dari Universitas Tokyo, telah mengungkapkan mekanisme kontrol orbital yang disebabkan oleh tekanan pada antarmuka multiferroik. Dalam material multiferroik, sifat magnetis dapat dikontrol oleh medan listrik, yang berpotensi menghasilkan perangkat spintronik yang efisien. Multiferroik antarmuka yang dipelajari Okabayashi dan rekan-rekannya terdiri dari transisi antara bahan feromagnetik dan bahan piezoelektrik. Arah magnetisasi pada material dapat dikontrol dengan memberikan tegangan.

Struktur antarmuka multiferroik dan kontrol orientasi magnetisasi. Kredit: Takamasa Usami

Mekanisme dan Implikasinya terhadap Perangkat Spintronic

Tim tersebut menunjukkan asal usul mikroskopis dari fenomena magnetoelektrik besar pada material tersebut. Deformasi yang ditimbulkan oleh bahan piezoelektrik dapat mengubah momen magnet orbital bahan feromagnetik. Mereka mengungkapkan kontrol orbital elemen spesifik dalam material multiferroik antarmuka menggunakan regangan reversibel dan memberikan pedoman untuk merancang material dengan efek magnetoelektrik yang besar. Temuan ini akan berguna dalam pengembangan teknologi penulisan informasi baru yang mengkonsumsi lebih sedikit energi.

Referensi: “Kontrol orbital spesifik yang diinduksi regangan dalam multiferroik antarmuka berbasis paduan Heusler” oleh Jun Okabayashi, Takamasa Usami, Amran Mahfudh Yatmeidha, Yuichi Murakami, Yu Shiratsuchi, Ryoichi Nakatani, Yoshihiro Gohda, dan Kohei Hamaya, 10 Januari Bahan NPG 20.
DOI: 10.1038/s41427-023-00524-6

Studi ini didanai oleh Masyarakat Jepang untuk Promosi Sains, Badan Sains dan Teknologi Jepang, Jaringan Penelitian Spintronics Jepang, dan Yazaki Memorial Foundation for Science and Technology.