大约十年来，一系列被称为“多铁性”的材料一直有望引领最终的存储设备，或者至少是闪存的最终替代品。多铁性是指具有两个或两个以上共存的铁电有序的材料，如铁电和铁磁性。术语“铁”是指材料的性质，在这种性质中，材料的电子可以通过外部磁场集体切换，例如切换电荷或磁自旋的方向。

这些多铁性材料是实验室开发的，用作室温磁电存储器，只需电压而不是电流即可切换。我们的目标是，这些材料最终可以实现低功耗、即时计算。

现在，麻省理工学院的研究人员在一种薄如单层原子的材料中发现了这种奇异的多铁态。他们的观察首次证实了完美二维材料中存在多铁性。

麻省理工学院物理学副教授里卡多·科敏说：“这种2D多铁性材料可以用于电子学，从而产生超低功耗逻辑存储设备。”

传统的逻辑存储设备是基于金属氧化物半导体晶体管。MOS晶体管每比特需要大约1纳米焦耳的能量来切换其导电性，从而在器件中存储0或1比特。多铁性器件可以使用电子自旋（磁性），而不是电荷来存储0和1'状态，因此不需要电流来切换这两种状态。

麻省理工学院的研究团队一直在研究所谓的II型多铁性，其中一个铁性有序是由另一个铁性有序诱导的，因为这两个铁性有序之间存在强耦合，因此调整一个铁性有序直接影响另一个铁性有序。这些II型多铁性材料最有希望应用于磁场的电场控制，但它们非常罕见。目前的估计认为，可以描述为II型多铁性材料的材料不超过100种。

II型多铁性的潜在稀有性一直是没有人合成2D版本的关键原因之一。另一个障碍是，只有少数化合物具有分离二维多铁性的正确特性，例如弱键层状结构。满足这一条件的材料，也称为范德华材料，可以使用传统的去角质方法将其稀释到2D。然而，麻省理工学院的研究人员发现，许多范德华材料要么化学性质太不稳定，无法在2D中生存，要么多铁性转变温度太低，无法达到。

研究人员最终决定将合成碘化镍作为2D多铁合金的理想材料，但该团队不得不放弃自上而下的生产技术，如去角质，转而采用自下而上的生产技术，即在基底上生长碘化镍。虽然生长过程相当复杂，但科曼认为，如果能找到不同的化学反应和合适的生长基质，它可能会被简化。

科曼说：“碘化镍的生长过程与石墨烯有点类似，它通过一种称为化学气相沉积的过程进行，经过优化后，现在可以扩大到晶圆规模。”

这一发展将产生的最大影响之一可能是重塑计算机内存格局。如今，最常用的硬盘驱动器是硬盘驱动器（HDD）和固态驱动器（SSD）。硬盘使用一系列被铁磁性涂层覆盖的旋转盘片来存储信息，磁头可以读取和写入信息。由于所有这些部件都是机械式的，因此与使用MOS技术的SSD相比，HDD在数据操作上更慢，而且体积更大。然而，与电荷相比，由于电子自旋的保真度更高，硬盘的数据寿命更长。

在这种情况下，基于多铁的硬盘可以结合这两种技术的最佳方面。多铁硬盘使用电子自旋作为数据存储，以获得更高的保真度，而自旋状态则像SDD一样由电场控制，无需磁头进行读写。

比HDD更高的面积密度、比SDD更高的保真度、更低的功耗是多铁硬盘的亮点。

对科曼和他的同事来说，这项最新研究只是一系列新研究的起点。他们说，其中一个关键领域将涉及将2D多铁性与其他2D材料结合起来，这些材料因其独特的物理特性而被选择。他们说，该小组希望在两种材料之间的界面上进行新的多铁性实验。