متریالی نوین برای ذخیره سازی اطلاعات نسل آینده!

مطالعات جدید ، خصوصیات جدیدی در مواد شناسایی کرده اند که میتوانند روزی منجر به برنامه هایی نظیر دستگاه‌های قدرتمندتری برای ذخیره اطلاعات شود. این دستگاه ها حتی میتوانند اطلاعات را هنگامی که دستگاه خاموش است نیز نگهداری کنند .

دانشمندان بر بخشی که توسط گروه ایالات متحده  ، خصوصیات اجسام شناسایی شده است ، سرمایه گذاری کرده اند. آنها ممکن است روزی منجر به برنامه هایی نظیر دستگاه های ذخیره اطلاعات قوی تری شود. این دستگاه ها حتی در زمانی که دستگاه خاموش است نیز میتواند اطلاعات را نگهداری کنند.

گروهی از محققان به سرپرستی دانشگاه Cornell و دانشگاه Berkeley در کالیفرنیا با کشف خود ، طیف وسیعی از متریال سیستم ها را گشودند و اکنون نیز این اجسام قابل بررسی هستند.

دانشمندان فاکتوری که به عنوان انانتیومر شناخته شده بود را برای اولین بار در این ذرات قطبی با یک طرح عالی مشاهده کردند. همچنین آنها موفق به ساخت مواد مصنوعی با خواص الکتریکی برگشت پذیر شدند.

انانتیومر ، زمانی است که ۲ جسم ، مقل یک جفت دستکش ، میتوانند تصویر آیینه ای یکدیگر باشند اما نمیتوانند بر دیگری اضافه شوند. ذرات قطبی ، بافت هایی هستند که از عوارض الکتریکی متضادی بنام ۲ قطبی ها ساخته شده اند.

محققان همواره فرض میکردند که ذرات قطبی فقط در سیستم های مغناطیسی ایجاد میشوند. یعنی جایی که فعل و انفعالات خاصی بین چرخش های مغناطیسی الکترون های پر انرژی ، الگوهای پرخش کربن کایرال ذرات را تثبیت می کنند.

این تیم تحقیقاتی میگویند که هنگامی ذرات را در یک ماده ی الکتریکی یافتند بسیار شگفت زده بودند.

ترکیبی از ذرات قطبی و این خواص الکتریکی ممکن است فرصت گسترش دستگاه های نوینی که از هیجانات مهم برای این مجموعه بود را ایجاد کند ، خصوصا استفاده از انانتیومر به عنوان پارامتری که میتواند دستکاری شود.

به گفته ی دکتر Ramamoorthy ramesh ، همکار بازرس اصلی این پروژه :

درحال حاضر ما میدانیم که ذرات قطبی/الکتریکی کایرال هستند. ما خواهان این هستیم که آنها را دستکاریِ الکتریکی کنیم. اگر من یک پس زمینه ی الکتریکی را فراهم کنم ، آیا میتوانم هر کدام را مثل یک گرداننده بچرخانم؟ 

آیا میتوانم هر کدام را در زمان متفاوت ، مثل یک قهرمان شطرنج ، حذف کنم؟  اگر ما بتوانیم آنها را به هر روشی در سیستم های ذخیره اطلاعات ، جابه‌‌جا ، یادداشت و پاک کنیم این عمل میتواند یک تکنولوژی نوین باشد. 

محققان یافته های خود را در مجله ی Nature منتشر کردند .

به گفته‌ی دکتر Pani (Chakrapani) Varanasi ، رئیس بخش علم مواد دفتر تحقیقات مجموعه ، عنصر آزمایشگاه تحقیق ارتش فرماندهی نیروی رزمی ارتش آمریکا :

این کشف ابتکاری در آینده می تواند برای توسعه ساختارهای دستگاه استفاده شود که می تواند برای بهبود منطق ، حافظه ، سنجش ، ارتباطات و سایر برنامه های کاربردی برای ارتش و صنعت استفاده شود.

هنگامی‌که تیم در سال ۲۰۱۶ فعالیت خود را آغاز کردند ، تصمیم گرفتند راهی برای کنترل چگونگی انتقال حرارت از طریق مواد را پیدا کنند. آنها یک ساختار کریستالی ویژه به نام سوپرلایه ساختند که از لایه های متناوب تیتانات سرب و استونتیوم تیتانات تشکیل شده بود .

تیتانات سرب یک ماده الکترو قطبی، که در آن یک سر به طور مثبت شارژ شده و انتهای مخالف منفی  و استونتیوم تیتانات یک عایق یا موادی که رفتار نکنند جریان الکتریسیته است.

گروه تحقیقاتی سعی بر بررسی سنتز اکسید های مصنوعی طراحی شده و ساخت یافته با هدف کشف پدیده های نوظهور داشتند . پدیده های در حال ظهور در طبیعت فراگیر هستند – شنا کردن ماهی در یک مدرسه، پرندگان در حال شکل گیری، ظهور جمعیت و جمعیت، نمونه هایی از چگونگی تعاملات اقلام گسسته (ماهی، پرندگان، انسان) هستند.
این پدیده ها می تواند منجر به رفتار جمعی غیر منتظره شود. مواد همچنین می توانند چنین رفتارهای ظهور را نشان دهند، به ویژه هنگامی که تحت محدودیت قرار می گیرند.
هنگامی که دانشمندان اندازه گیری های میکروسکوپ الکترونی انتقال را انجام دادند، از عناصر سنگین تیتانات سرب ساخته شده مصنوعی / استرانتیوم تیتانات استفاده می کردند، آنها فاکتور  عجیب مشاهده کردند که هیچ ارتباطی با گرما ندارند: تشکل های حباب‌مانند حاوی تمام مواد. 
تیتانات سرب یکی از مواد شناخته شده فراورده الکتریکی است، در حالیکه استونتیوم تیتانات (ترکیب همتای آن) در دمای اتاق ، فراورده الکتریکی نیست. فراورده الکتریکی موادی هستند که قطبت الکتریکی خود به خودی دارد و می تواند با استفاده از یک میدان الکتریکی خارجی معکوس شود.
این حباب‌ها به نظر میرسد که قطبیت متقابل هستند .
David Muller از دانشگاه کورنل با استفاده از میکروسکوپ الکترونیکی ، انتقال الکترونیک پیشرفته در آزمایشگاه برکلی و در مرکز تحقیقات مواد غذایی کرنل ، از لحظاتی از فاز شیمیایی قطبی در دمای اتاق در زمان واقعی عکاسی اتمی کرد .
محققان کشف کردند که نیروهایی که روی لایه تیتانات سرب قطبی توسط لایه تیتانات استرانسیم بدون پوسته قرار می گیرند ، حباب های قطبی را در تیتانات سرب ایجاد می کنند.
Ramesh میگوید :
این مواد مثل افراد هستند. هنگامی که افراد تحت تأثیر قرار می گیرند ، به روش های غیرقابل پیش بینی پاسخ می دهند.  این همان رخدادی است که مواد نیز انجام می دهند.
در این مورد ، با حضور تیتانات اطراف استونتیوم تیتانات ، تیتانات سرب شروع به دیوانگی می کند . یک راه آن که دیوانه می شود این است که به جای اینکه یکنواخت قطبی شود ، بافت های قطبی مانند اسکورمونی ایجاد میکند.
به گفته Scholm :
این کار باعث کشف پدیده های اساسی جدیدی در ابررساناهای اکسید شده است. ما اکنون یک الگو بر مبنای epitaxy برای ایجاد بسیاری از جهان های علمی دیگر داریم. به عنوان مثال، ما می توانیم شروع به بررسی اتصال اسپین-شارژ در چنین سوپر لایه هایی کنیم. در حال حاضر نیز بر همین عمل کار میشود.
محققان همچنین قصد دارند تا اثرات استفاده از میدان الکتریکی بر روی قطب های قطبی را بررسی کنند.