科技日報記者 劉霞
澳大利亞莫納什大學聯(lián)合日本京都大學等機構(gòu)科學家，成功捕捉到一種存儲材料在寫入數(shù)據(jù)時的原子“開關(guān)”過程。這一突破為開發(fā)更小、更快、更節(jié)能的電子產(chǎn)品鋪平了道路。相關(guān)成果發(fā)表于新一期《自然·通訊》雜志。
團隊依托莫納什電子顯微鏡中心的尖端設(shè)備，觀察螢石型鐵電材料內(nèi)部。這種材料前景廣闊，有望突破當前小型化與高效化的瓶頸，作為下一代存儲設(shè)備。
智能手機、醫(yī)療設(shè)備及非接觸式IC卡等日常工具，皆將數(shù)據(jù)化為數(shù)十億個0與1。在這些存儲材料內(nèi)，原子“身處”的物理位置就像“開關(guān)”，原子挪移納米級的微小距離，便實現(xiàn)了數(shù)據(jù)位的翻轉(zhuǎn)。
以前，科學家難以看到這瞬息間的轉(zhuǎn)換。現(xiàn)在，研究團隊借助頂級電子顯微鏡，直接觀測到作為信息存儲基礎(chǔ)的原子“開關(guān)”的過程。這不僅證實了轉(zhuǎn)換的發(fā)生，更在原子尺度上揭示了其微觀機制，帶來認知維度的提升。
研究還發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)換并非一蹴而就，而是歷經(jīng)此前未知的中間原子結(jié)構(gòu)，且可通過調(diào)整材料成分加以調(diào)控，這為設(shè)計更快、更穩(wěn)定、更節(jié)能的材料打開了大門，有望催生現(xiàn)代科技亟須的更小、更節(jié)能的存儲器。
團隊表示，揭示原子切換路徑，相當于為下一代存儲設(shè)備繪制出“原子地圖”。這些發(fā)現(xiàn)也為鐵電材料設(shè)計提供了關(guān)鍵指引，特別是不同元素如何影響原子運動和開關(guān)行為。這意味著，未來科學家們可在原子水平定制材料，提升其耐用性與效率，加速先進存儲技術(shù)的演進。
