La memoria y la seguridad digitales podrían transformarse según una nueva investigación, que ha demostrado por primera vez que los antiferromagnetos se pueden controlar y leer fácilmente cambiando la dirección de las corrientes eléctricas ordinarias a una velocidad superrápida.

Físicos de la Universidad de Nottingham, han publicado una nueva investigación en la prestigiosa revista académica Nanotecnología de la naturaleza que muestra cómo el 'orden magnético' de estos antiferromagnetos se puede controlar de manera eficiente para crear un dispositivo de memoria potencialmente un 1, 000 veces más rápido que las tecnologías actuales:un descubrimiento que podría transformar la memoria digital, hacer dispositivos más pequeños, mucho mas rápido, más seguro y energéticamente eficiente.

El investigador principal, el Dr. Peter Wadley, de la Escuela de Física y Astronomía de la Universidad de Nottingham dijo:"Recientemente en Nottingham demostramos por primera vez que los antiferromagnetos se pueden controlar y leer fácilmente usando corrientes eléctricas ordinarias, y al hacerlo demostró el primer dispositivo de memoria totalmente antiferromagnético. Esta investigación lleva esto un paso más allá y muestra una forma aún más eficiente de controlarlos con menos contactos eléctricos. El uso de antiferromagnetos en espintrónica no es un cambio incremental con respecto a los enfoques anteriores, sino realmente un juego de pelota completamente diferente. Esto podría ser muy significativo ya que los antiferromagnetos tienen un conjunto de propiedades intrigantes, incluyendo un límite de velocidad de conmutación teórico aproximadamente 1000 veces más rápido que las mejores tecnologías de memoria actuales ".

Esta nueva forma de memoria podría ser de gran utilidad en la electrónica moderna. Los antiferromagnetos no producen campos magnéticos, lo que significa que los elementos individuales se pueden empaquetar más de cerca, lo que lleva a una mayor densidad de almacenamiento. La memoria antiferromagnética también es insensible a los campos magnéticos y la radiación, lo que la hace particularmente adecuada para mercados especializados. como la electrónica de satélites y aviones.

Explicando el magnetismo

Los materiales magnéticos han sido tecnológicamente importantes durante siglos, desde la brújula hasta los discos duros modernos. Sin embargo, casi todos estos materiales han pertenecido a un tipo de orden magnético:ferromagnetismo. Este es el tipo de imán con el que todos estamos familiarizados, desde imanes de nevera hasta motores de lavadoras y discos duros de computadoras. Producen un campo magnético externo que podemos "sentir" porque a todos los diminutos momentos magnéticos atómicos que los constituyen les gusta alinearse en la misma dirección. Es este campo el que hace que los imanes de nevera se peguen y que a veces vemos trazado con limaduras de hierro.

Debido a que carecen de un campo magnético externo, los antiferromagnetos son difíciles de detectar y hasta ahora difíciles de controlar. Por esta razón, casi no han encontrado aplicaciones. Los antiferromagnetos no producen ningún campo magnético externo porque todos los pequeños momentos atómicos constituyentes vecinos apuntan en direcciones exactamente opuestas entre sí. Al hacerlo, se anulan entre sí y no se produce ningún campo magnético externo:no se pegarán a los frigoríficos ni desviarán la aguja de una brújula.

Pero los antiferromagnetos son magnéticamente más robustos y cuando se cambia un antiferromagneto, puede suceder aproximadamente 1000 veces más rápido que un ferromaimán. Esto podría crear una memoria de computadora que funcione mucho más rápido que la tecnología de memoria actual.

¿Cómo lo hicieron?

Usando una estructura cristalina muy específica, CuMnAs, cultivado en un vacío casi completo, Capa atómica por capa atómica:el equipo de investigación ha demostrado que la alineación de los "momentos magnéticos" de ciertos tipos de antiferromagnetos se puede controlar con pulsos eléctricos a través del material.

El Dr. Wadley continúa:"Si puede controlar los antiferromagnetos, se mueven muy rápidamente. Acabamos de demostrar el control mediante pulsos de láser de un solo picosegundo, lo que los coloca en el régimen de Terahercios (~ 1000 veces más rápido que los mejores recuerdos comerciales). También hemos demostrado medios eléctricos eficientes para controlarlos a temperatura ambiente utilizando corrientes del mismo orden que los dispositivos de memoria comerciales. Esto significa que es posible que no estemos tan lejos de la aplicación comercial y ha suscitado un gran interés en el campo de la investigación en los últimos 2 años ".

Impacto en la sociedad

Si todo este potencial pudiera realizarse, La memoria antiferromagnética sería un excelente candidato para la llamada "memoria universal", reemplazar todas las demás formas de memoria en la informática, y transformar nuestros dispositivos electrónicos.

El Dr. Wadley concluye:"Con la capacidad de controlar antiferromagnetos, estamos más cerca que nunca de poder aplicar esto comercialmente. Los antiferromagnéticos tienen el potencial de competir con otras formas de memoria, lo que conduciría a un rediseño de la arquitectura informática. enormes aumentos de velocidad y ahorro de energía. La potencia informática adicional podría tener grandes impactos sociales en muchas áreas, incluida la informática en áreas pesadas como la investigación del cáncer y la investigación de enfermedades degenerativas ".