Mesa+-instituut ontwikkelt magnetisch materiaal met voorkeursrichting

Het Mesa+-instituut van de Universiteit Twente heeft in samenwerking met verschillende over de wereld verspreide instituten een nieuwe combinatie van ferromagnetische materialen onderzocht. Dat biedt mogelijkheden voor spintronica, maar ook voor bijvoorbeeld mram.

Mark Huijben van Mesa+ legt uit wat er precies is ontdekt. "We hebben heel fundamenteel materiaalkundig onderzoek verricht. Het zou bijvoorbeeld toepasbaar kunnen zijn bij mram, maar bij ons gaat het om de nieuwe atomaire controle van het materiaal zelf", vertelt Huijben. "Op de Universiteit Twente kunnen we heel gecontroleerd dunne lagen maken in ons nanolab. We kunnen films maken van slechts een atoomlaag dik. Als je dat kunt, kun je ook de kristalstructuur heel goed beïnvloeden. Die structuur bepaalt uiteindelijk of het materiaal magnetisch of elektrisch geleidend is."

"Dit materiaal, lanthaan-strontium-magnaat, is normaal ferromagnetisch. We hebben dat materiaal opgedampt zo dat het een precieze ordening heeft. Dat magnetische materiaal krijgt zo een voorkeursrichting voor het magnetisme. In die kristalstructuur zit een atoom met daar een zestal zuurstofatomen omheen. Die zuurstofatomen kunnen gezamenlijk een bepaalde draairichting hebben. Nu hebben we een kristallijne onderlaag genomen met een draaiing in die zuurstofatomen. Daaroverheen leggen we dan een laag met dat ferromagnetische materiaal, zodat ook daarin die zuurstofatomen dezelfde draaiing krijgen."

"We noemen het ook wel legoën met atomen", vervolgt Huijben. "We hebben lagen op elkaar gezet zodat de structuur uit de laag eronder zich doorzet in de laag erboven. Als we nou één atoomlaag van een ander materiaal tussen die materialen zetten, dan neemt de ferromagnetische laag de rotatie van de zuurstofatomen niet meer over. Daardoor is de magnetische laag niet meer gekoppeld met het onderliggende materiaal en is de richting van het magnetisme anders. En het bijzondere is: slechts één atoomlaag is voldoende om die koppeling uit te schakelen."

Dat het bijzonder is dat slechts één atoomlaag al voldoende is om de beïnvloeding van het magnetisme door de draaiing van de zuurstofatomen op te heffen, is een interessante ontdekking. Huijben vertelt wat je daar dan precies mee kunt doen. "Je kunt dan een oppervlak maken waar dat ene atoomlaagje wel of juist niet aanwezig is", legt hij uit. "Tussen die verschillende gebiedjes staat de richting van het magnetisme dan loodrecht op elkaar. Zo kun je heel verschillende kleine gebiedjes maken om bijvoorbeeld data weg te schrijven, misschien wel voor mram."

"Een tweede mogelijkheid is om een laag magnetisch materiaal een voorkeursrichting mee te geven en daarbovenop weer een magnetische laag te leggen die haaks op de andere staat. Dat is weer interessant voor spintronica. Met dat soort combinaties kun je denken aan hogere schakelsnelheden. De volgende stap is uitzoeken of dat echt werkt." "Dit zijn slechts initiële stappen", besluit Huijben. "Men was al heel lang op zoek naar het maken van twee lagen met loodrecht op elkaar staand magnetisme." Dat lijkt nu dus inderdaad gelukt.

Het Mesa+-instituut kon dat niet alleen. In Antwerpen werden de atomaire dwarsdoorsnedes van de lagen gemaakt, in Canada werd gekeken naar de dwarsdoorsnede op magnetismeniveau en dan was er nog een Oostenrijkse groep die het theoretische model onderbouwde. Het hele onderzoek verscheen in Nature Materials.

Reacties (11)

[supersnathan94]

In de lead wordt geschreven dat MRAM een van de toepassingen zou kunnen zijn, maar uit het citaat van de onderzoeker maak ik op dat hij eigenlijk werkelijk geen idee heeft. Hoe zit dit precies? Hebben ze gekeken naar de mogelijkheden en hier ook onderzoek naar gedaan of dacht de onderzoeker hee ik heb geld nodig dus ik roep dit en dan zien we later wel?

[Joolee]

Fundamenteel onderzoek als dit heeft meestal niet een directe toepassing op het oog. Voor ons leken (en om eenvoudiger aan funding te komen ) worden er wel mogelijke toepassingen genoemd.
Dan kun je denken, waarom voer onderzoek uit naar iets dat je niet kunt gebruiken? Bedenk dan dat Tesla bij zijn onderzoeken van elektriciteit niet direct computerchips in gedachte had, Einstein bij de ontwikkeling van de algemene relativiteitstheorie niet wist dat dat heel belangrijk zou zijn bij de ontwikkeling van GPS en dat Newton niet wist dat we zijn wetten zouden gaan gebruiken om zwaartekrachtslingers en omloopbanen van ruimtevoertuigen te berekenen.

Zie ook bijvoorbeeld de ontwikkeling van grafiet grafeen. Op zichzelf niet direct toepasbaar maar het jaar na de ontdekking waren er al meer dan 600 onderzoeken gepubliceerd die hierop voortborduurde. Deels nieuw fundamenteel onderzoek maar ook onderzoeken met praktische toepassingen op het oog.

[Reactie gewijzigd door Joolee op 23 juli 2024 08:09]

[xelnaha]

Zie ook bijvoorbeeld de ontwikkeling van grafiet.

Ik vermoed dat je grafeen bedoeld? Grafiet wordt al paar honderd jaar gebruikt voor potloden en elektroden en wat al niet

[pinna_be]

Het probleem is dat veel onderzoeken ongelooflijk interessant zijn, maar dat alleen experts echt begrijpen waarom dit onderzoek ongelooflijk interessant is.

Om de niet-experts ook wat te betrekken, wordt er vaak verwezen naar mogelijk interessante toepassingen. Je moet niet verwachten dat deze technologie er volgend jaar voor zal zorgen dat MRAM ineens beter zal zijn oid.

Je kan het ook zien als een "oproep naar onderzoek". Zij hebben een materiaal ontwikkeld met een fysische eigenschap en denken dat dit gebruikt kan worden voor MRAM, nu is het de taak van een volgend onderzoek om te bekijken of dit daadwerkelijk kan.

tl;dr Wetenschappelijk gezien kan je ook niet zeggen: "Dit kan voor MRAM gebruikt worden", wanneer je hier niet 100% zeker van bent. Een vermoeden uiten dat dit een potentiele toepassing zou kunnen zijn is perfect ok

edit: geen idee waarom je gedownvote wordt, ik denk niet dat je probeert te trollen maar daadwerkelijk wil weten wat de betekenis van zijn onderzoek.

[Reactie gewijzigd door pinna_be op 23 juli 2024 08:09]

[BadRespawn]

MRAM een van de toepassingen zou kunnen zijn, maar uit het citaat van de onderzoeker maak ik op dat hij eigenlijk werkelijk geen idee heeft.

"Het zou bijvoorbeeld toepasbaar kunnen zijn bij mram" zeg je niet als daarover "werkelijk geen idee" hebt.

[supersnathan94]

Dat is ook waarom ik er over begin. dat is namelijk de vertaling van tweakers. De onderzoeker zegt zelf namelijk dit:

"Tussen die verschillende gebiedjes staat de richting van het magnetisme dan loodrecht op elkaar. Zo kun je heel verschillende kleine gebiedjes maken om bijvoorbeeld data weg te schrijven, misschien wel voor mram."

klinkt mij in de ogen als een het zou kunne maar het kan ook net zo goed niet zijn.

[two]

Nathan beetje rustig op die onderzoekers hé

[Aikon]

In het artikel wordt wel degelijk mram genoemd als mogelijke toepassing.

[PoJa84]

Ik zou toch m'n instituut Black Mesa noemen...

[Dope-E]

Verrassend met die avatar van je

[Tiny]

[Butthead's voice]
HuhHuhHuh, he said Stront....
[/]

Anyway, klinkt geweldig, en inderdaad, zoals in de tekst wordt geschreven:
"Dat biedt mogelijkheden voor spintronica, maar ook voor bijvoorbeeld mram."

Awesome! Ik zou hier meteen mee aan de gang willen gaan, mits ik zou weten wat het was.