研究作者、麻省理工學(xué)院物理學(xué)教授Nugdyk 表示，二維材料就像樂(lè)高積木，不同的組合會(huì)產(chǎn)生多種形狀。 “現(xiàn)在我們有了一種新的樂(lè)高積木：一種單層多鐵性材料，可以與其他材料堆疊以產(chǎn)生有趣的特性。”

實(shí)驗(yàn)證實(shí)碘化鎳在二維形式下是多鐵性的。更重要的是，這項(xiàng)研究首次證明多鐵性有序可以存在于二維中，這是構(gòu)建納米級(jí)多鐵性存儲(chǔ)位點(diǎn)的理想維度。

在材料科學(xué)中，“多鐵性”是指材料電子在外部場(chǎng)下的任何屬性的集體轉(zhuǎn)變，例如它們的電荷或磁自旋方向。材料可以表現(xiàn)出幾種含鐵狀態(tài)之一。例如，鐵磁材料是電子自旋集體沿磁場(chǎng)方向排列的材料，就像向日葵旋轉(zhuǎn)向太陽(yáng)一樣。同樣，鐵電材料由自動(dòng)與電場(chǎng)對(duì)齊的電子電荷組成。

在大多數(shù)情況下，材料要么是鐵電的，要么是鐵磁的。他們很少同時(shí)體現(xiàn)這兩種狀態(tài)。 “這種組合非常罕見，”研究作者之一里卡多·科明教授說(shuō)。 “即使整個(gè)元素周期表不受限制，也不會(huì)生產(chǎn)出很多這樣的多鐵材料?！?

但近年來(lái)，科學(xué)家們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中以一種特殊的耦合方式合成了表現(xiàn)出多鐵性的材料，既充當(dāng)鐵電體又充當(dāng)鐵磁體。電子的磁自旋不僅會(huì)受到磁場(chǎng)的影響，還會(huì)受到電場(chǎng)的影響。

這種耦合的多鐵態(tài)令研究人員感到興奮，因?yàn)樗哂虚_發(fā)磁性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備的潛力。在傳統(tǒng)的磁性硬盤驅(qū)動(dòng)器中，數(shù)據(jù)被寫入快速旋轉(zhuǎn)的磁盤上，磁盤上刻有微小的磁性材料域。懸浮在磁盤上方的一個(gè)小尖端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)將域的電子自旋共同切換到一個(gè)方向或另一個(gè)方向，以表示編碼數(shù)據(jù)的基本“位”33,354“0”或“1”。

尖端處的磁場(chǎng)通常由電流產(chǎn)生，這需要大量能量，其中一些可能會(huì)以熱量的形式損失掉。除了硬盤驅(qū)動(dòng)器過(guò)熱之外，電流產(chǎn)生磁場(chǎng)和切換磁位的速度也受到限制。 Comyn 和Nugdyk 等物理學(xué)家認(rèn)為，如果這些磁性位可以由多鐵性材料制成，那么它們可以使用更快、更節(jié)能的電場(chǎng)而不是電流感應(yīng)磁場(chǎng)進(jìn)行切換。如果使用電場(chǎng)，寫入位的過(guò)程將會(huì)快得多，因?yàn)榭梢栽诓坏揭患{秒的時(shí)間內(nèi)在電路中產(chǎn)生電場(chǎng)，這比使用電流快數(shù)百倍。