“We beginnen nog maar net te begrijpen wat deze hybride materialen kunnen doen”, zegt Julie Miller, een PhD-student natuurkunde aan WSU. Onderzoekers van Washington State University en de University of North Carolina in Charlotte hebben een zacht, gelaagd materiaal ontdekt dat dramatisch verandert onder druk. Deze doorbraak, aangekondigd in Pullman, Washington, belooft een revolutie in dataopslag.
Het hybride zinktelluride-gebaseerde materiaal, genaamd β-ZnTe(en)₀.₅, ondergaat verrassende structurele veranderingen wanneer het wordt samengeperst. Deze veranderingen maken het een sterke kandidaat voor faseveranderingsgeheugen. Dit type ultrasnelle, duurzame dataopslag heeft geen constante stroombron nodig.
Het materiaal bestaat uit afwisselende lagen zinktelluride en ethyleendiamine. Matt McCluskey, een professor in de natuurkunde aan WSU, vergelijkt de structuur met een sandwich. “Stel je lagen keramiek en plastic voor die steeds opnieuw op elkaar zijn gestapeld”, zei hij. “Wanneer je druk uitoefent, zakken de zachte delen meer in dan de stijve.”
Met behulp van een diamant-aambeeldcel en een nieuw röntgensysteem observeerden onderzoekers twee faseovergangen bij relatief lage drukken. De structuur veranderde dramatisch en kromp tot 8%. Deze overgangen kunnen de fysische eigenschappen van een materiaal drastisch veranderen.
Julie Miller legt uit dat een faseovergang plaatsvindt wanneer een materiaal zijn structuur op atomair niveau verandert. Omdat verschillende structurele fasen vaak verschillende elektrische en optische kenmerken hebben, denken wetenschappers dat ze kunnen worden gebruikt om digitale informatie te coderen. Dit is een principe achter faseveranderingsgeheugen.
De directionele gevoeligheid en gelaagde structuur van het materiaal maken het beter afstelbaar. Naast geheugen kan het materiaal toepassingen vinden in de fotonica. Het kan ook nuttig zijn in glasvezel of optische computers.
Vervolgens is het team van plan om te bestuderen hoe het materiaal reageert op temperatuurveranderingen. Ze zullen ook onderzoeken wat er gebeurt wanneer zowel druk als warmte worden toegepast. Dit zal een completer beeld schetsen van het gedrag en de mogelijkheden.