„Wir fangen gerade erst an zu verstehen, was diese Hybridmaterialien leisten können“, sagt Julie Miller, eine Physik-Doktorandin an der WSU. Forscher der Washington State University und der University of North Carolina in Charlotte haben ein schwammiges, geschichtetes Material entdeckt, das sich unter Druck dramatisch verändert. Dieser Durchbruch, der in Pullman, Washington, bekannt gegeben wurde, verspricht, die Datenspeicherung zu revolutionieren.
Das hybride Zinktellurid-basierte Material, genannt β-ZnTe(en)₀.₅, erfährt überraschende strukturelle Veränderungen, wenn es zusammengedrückt wird. Diese Veränderungen machen es zu einem starken Kandidaten für Phasenwechsel-Speicher. Diese Art von ultraschneller, langlebiger Datenspeicherung benötigt keine konstante Stromquelle.
Das Material besteht aus abwechselnden Schichten aus Zinktellurid und Ethylendiamin. Matt McCluskey, ein Physikprofessor an der WSU, vergleicht seine Struktur mit einem Sandwich. „Stellen Sie sich vor, Schichten aus Keramik und Kunststoff sind übereinander gestapelt“, sagte er. „Wenn man Druck ausübt, brechen die weichen Teile stärker zusammen als die steifen.“
Mithilfe einer Diamantstempelzelle und eines neuen Röntgensystems beobachteten die Forscher zwei Phasenübergänge bei relativ niedrigem Druck. Die Struktur veränderte sich dramatisch und schrumpfte um bis zu 8 %. Diese Übergänge können die physikalischen Eigenschaften eines Materials drastisch verändern.
Julie Miller erklärt, dass ein Phasenübergang stattfindet, wenn ein Material seine Struktur auf atomarer Ebene verändert. Da verschiedene Strukturphasen oft unterschiedliche elektrische und optische Eigenschaften haben, glauben Wissenschaftler, dass sie zur Kodierung digitaler Informationen verwendet werden könnten. Dies ist ein Prinzip hinter dem Phasenwechsel-Speicher.
Die Richtungsabhängigkeit und die geschichtete Struktur des Materials machen es besser abstimmbar. Neben dem Speicher könnte das Material Anwendungen in der Photonik finden. Es könnte auch in der Glasfaseroptik oder im optischen Rechnen nützlich sein.
Als nächstes plant das Team, zu untersuchen, wie das Material auf Temperaturänderungen reagiert. Sie werden auch untersuchen, was passiert, wenn sowohl Druck als auch Wärme angewendet werden. Dies wird eine vollständigere Karte seiner Verhaltensweisen und Möglichkeiten erstellen.