La fabrication de cristaux d’oxyde torsadés ouvre de nouvelles possibilités de stockage d’informations

Il s’agit d’une recherche internationale menée par l’Université Complutense de Madrid (UCM) qui a réussi à assembler des couches monocristallines d’oxydes céramiques de seulement quelques atomes d’épaisseur, tournées selon un angle arbitraire, qui sont liées pour former un nouveau cristal artificiel cela n’existe pas dans la nature.

Les travaux, publiés dans “Nature”, démontrent qu’à l’interface de jonction entre les couches ferroélectriques en rotation de l’un de ces oxydes céramiques, titanate de baryum (BaTiO3), des propriétés émergentes apparaissent qui pourraient produire une révolution dans la science et la technologie des matériaux. BaTiO3 est connu depuis le début du siècle dernier et, comme dans le cas du graphène, a été produit sous forme de cristaux ultrafins.

Dans ce travail, nous avons fabriqué cristaux d’oxyde avec un nouveau degré de liberté qui n’existe pas dans la nature et qui était impossible à atteindre jusqu’à présent : la rotation contrôlée entre des couches cristallines d’épaisseur atomique

Dans la nature, les cristaux se développent spontanément avec des facettes bien définies grâce au fait qu’ils maintiennent l’orientation des axes dits cristallins et peuvent atteindre des tailles de dizaines de mètres et des poids de plusieurs tonnes.

Jusqu’à présent, les technologies de croissance des matériaux exploitent cette tendance naturelle en combinant de très fines couches de différents matériaux, empilées les unes sur les autres, maintenant de manière rigide l’orientation cristalline et la disposition des atomes des différentes couches.

Le résultat est l’émergence de propriétés nouvelles et intéressantes aux interfaces ou surfaces de jonction entre les couches cristallines, qui ont permis, par exemple, construire des appareils électroniques et son utilisation dans les technologies de l’information et des communications.

Cet état permettra d’atteindre des densités de stockage supérieures à celles actuelles.

Jacobo Santamariadirecteur du groupe Physique des Matériaux Complexes à l’UCM, explique que cet état permettrait d’atteindre des densités de stockage cela dépasserait 100 térabits/po2 dépassant la limite actuelle de 1 To/pouce2 à laquelle la densité d’information des mémoires informatiques stagne depuis quelques années.

Cela nous permettrait de relever le défi de la durabilité technologique et énergétique d’un stockage informations mondiales qui pourraient dépasser yotta (1024) octets au cours de cette décennie.

“Dans la nature, les cristaux se développent spontanément avec des facettes bien définies grâce au fait qu’ils maintiennent l’orientation des axes dits cristallins”, explique Santamaría, professeur à l’Université Complutense de Madrid (UCM) et auteur principal des travaux.

“Le résultat est l’apparition de propriétés nouvelles et intéressantes aux interfaces ou surfaces de jonction entre les couches cristallines, qui ont permis, par exemple, la construction d’appareils électroniques et leur utilisation dans les technologies de l’information et des communications”, ajoute-t-il.

Carlos Léonun chercheur du même groupe ajoute que ·de plus, cette étude ouvre toute une gamme d’opportunités pour l’observation et l’exploitation de nouveaux effets et propriétés dans d’autres oxydes cristallins présentant des états ferroïques ou multiferroïques ou d’autres états collectifs.

Outre l’UCM et le LIST, l’Institut de Science des Matériaux de Madrid (CSIC) et le Laboratoire d’Hétérostructures avec Application en Spintronique, également de l’UCM et du CSIC, ont participé à cette recherche.

Selon les auteurs, ces travaux ouvrent de nouvelles voies pour augmenter la densité de stockage et l’efficacité énergétique des futurs appareils informatiques.

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