Forschende der Universität Pennsylvania, des Indian Institute of Science und des Massachusetts Institute of Technology haben einen bedeutenden Fortschritt in der Materialwissenschaft erzielt, der am 11. November 2024 in Nature veröffentlicht wurde. Sie haben eine Methode entdeckt, um die innere Struktur von Materialien, ähnlich einem Mikroseismus, mit minimalem Energieaufwand zu verändern. Dieser Durchbruch hat Auswirkungen auf die Datenspeicherung in Smartphones und Computern.
Das Team unter der Leitung von Gaurav Modi hat erfolgreich die Struktur von Indiumselenid, einem Halbleiter, in einen amorphen Zustand umgewandelt – wo Moleküle zufällig verteilt sind wie in Flüssigkeiten, aber stationär bleiben. Traditionell erforderte die Herstellung solcher amorphen Materialien einen erheblichen Energieaufwand, aber diese neue Technik nutzt nur ein Milliardstel der zuvor benötigten Energie.
Durch den Einsatz fortschrittlicher Mikroskopie-Tools, die sie in ihrer Forschung entwickelt haben, verglichen die Wissenschaftler den Prozess mit einer Lawine oder einem Erdbeben. Zunächst werden winzige Abschnitte des Materials, die Milliardstel Meter messen, amorph, wenn elektrischer Strom sie verformt. Wenn die Struktur instabil wird, erzeugt der Strom eine weitere Deformation, die zu einem kritischen Punkt führt, an dem sich die Veränderung im gesamten Material ausbreitet. Dies führt dazu, dass Schallwellen durch das Material reisen, ähnlich den seismischen Wellen während eines Erdbebens, was wiederum eine noch größere Deformation verursacht, vergleichbar mit einer Lawine, die an Schwung gewinnt.
Dieser innovative Ansatz reduziert nicht nur den Energieverbrauch bei der Herstellung amorpher Materialien, sondern eröffnet auch neue Wege für effiziente Datenspeicherlösungen, die die Leistung und Nachhaltigkeit elektronischer Geräte verbessern könnten.