微加工技术的进步支持了计算机内存密度的增加，该技术允许将内存构建到更小的区域中，但通过扩展该技术来增加密度的能力几乎达到了极限。因此，人们对开发在原子水平上具有记忆功能的材料的期望越来越高。磁性材料和铁电材料是有前途的候选材料铁氧体铋的物质一直备受关注。
东京大学固体物理研究所德永正志副教授领导的研究小组与米乐m6官方网站、福冈大学、上智大学、青山学院大学合作，能够瞬间产生大磁场脉冲磁铁，铁氧体中以前未知的新方向电极化并表明其电极化可以通过磁场控制。一旦施加磁场，该电极化状态就会改变为与原始状态不同的状态，并且即使在去除磁场后，它也会继续保持其改变的状态。考虑到其用作基于电极化方向记录信息的存储器，这次观察到的效应是一种非易失性记忆效应，不需要能量来维持特定状态，而且即使在室温下也观察到了这种效应。
这一结果表明，使用电场控制磁状态可以应用于磁存储材料，其消耗更少的功率并且即使当磁体靠近时也不会干扰信息。
磁与铁电共存多铁性该材料已被广泛研究作为未来节能存储设备的候选材料。然而，迄今为止发现的大多数多铁材料仅在低于-200℃的温度下表现出其性能，这一直是其实际应用的主要障碍。其中，铁酸铋是唯一在室温下表现出多铁性的物质。众所周知，这种材料在室温下处于多铁性状态，但实际上，重要的是，当其磁性和介电性之一发生变化时，另一个也会发生变化。这次，发现了一个以前没有被认识到的关于磁和电极化之间耦合的新现象。
东京大学固体物理研究所副教授Masashi Tokunaga领导的研究小组，在东京大学固体物理研究所国际超强磁场科学研究设施的强磁场下，精确研究了最近在日本国立先进工业技术研究所成功生产的高质量铁氧体单晶样品的磁和电响应。这种精确测量所需的样品成型是使用索菲亚大学的设备进行的。结果，先前已知的晶体c我们发现除了平行于轴的电极化之外，还存在垂直于轴的电极化，并且这种新的电极化分量可以通过磁场控制。
在铁酸铋中，如图1所示，在晶体中存在一定的方向（Q)变化。在这项研究中，这个Q图 1 中X当面对方向时，Y方向（正或负未知）。福冈大学和青山学院大学的理论组是Q方向发生的电极化，预计这将为未来相关材料的材料设计提供新的指导。
铋铁氧体具有三种稳定的磁性结构（图 2 左）。当施加磁场时，它指向垂直于磁场Q稳定后，可以选择性地实现这三种状态之一（图2右）。除此之外，您还可以选择三种状态之一，其中与磁序相关的电极化旋转 120 度。一旦施加磁场来改变状态，即使在移除磁场后，改变的状态仍然保留（图3），因此它具有非易失性存储器的特性。
新发现的利用电极化的记忆效应有望用作未来的磁存储器（和铁电存储器）。当被视为实用的记忆材料时，可以列举以下三个特征作为该材料的优点。
①运行环境
众所周知，铁酸铋的多铁态可持续高达 300 ℃ 或更高，并且这种记忆效应至少在室温 (27 ℃) 下仍可观察到（图 3 插图）。此外，传统的磁存储器还存在当磁铁靠近时信息就会消失的问题，但铁氧体铋的电极化在最强永磁体（1特斯拉）的磁场下几乎不发生变化（图3），并且在日常生活中的磁场范围内保持稳定。
② 三值存储器
该材料中存在三个稳定的螺旋磁序方向以及与之相关的电极化方向。通过使用这三个状态，就变成了3值存储器，而不是之前的0和1的二进制存储器。可以用N位表示的状态是2N3 到 3N可应用于更高密度的信息记录。
③ 易于制造
由于材料本身具有记忆功能，因此无需创建特殊结构，并且易于实现高密度记录所需的小型化。它还具有相对简单的结构，使用的元件种类较少，这对于未来的大规模生产是有利的。
在本研究中，我们演示了使用磁场控制电极化，但为了实际用作省电存储器，有必要使用电场控制状态。对此的证明是一个未来的问题，但根据目前的结果考虑到之前关于铁氧体铋的报告，预计使用电场进行控制是完全可能的。未来，我们计划开展研究，旨在利用实际存储操作所需的电场控制磁序和电极化，并直接观察它们。
这项研究成果是在科学研究补助金（资助号23340096、25287088、25610087、25800189）和三菱基金会的支持下获得的。