De varias cintas magnéticas, disquetes y unidades de disco duro de computadora, Los materiales magnéticos han estado almacenando nuestra información electrónica junto con nuestros valiosos conocimientos y memorias durante más de medio siglo.

En años más recientes, los nuevos tipos de fenómenos conocidos como magnetorresistencia, que es la tendencia de un material a cambiar su resistencia eléctrica cuando se cambia un campo magnético aplicado externamente o su propia magnetización, ha encontrado su éxito en los cabezales de lectura de las unidades de disco duro, sensores de campo magnético y la estrella en ascenso en las tecnologías de memoria, la memoria magnetorresistiva de acceso aleatorio.

Un nuevo descubrimiento dirigido por investigadores de la Universidad de Minnesota, demuestra la existencia de un nuevo tipo de magnetorresistencia que involucra aislantes topológicos que podría resultar en mejoras en la computación y el almacenamiento de computadoras en el futuro. Los detalles de su investigación se publican en el número más reciente de la revista científica. Comunicaciones de la naturaleza .

"Nuestro descubrimiento es una pieza faltante del rompecabezas para mejorar el futuro de la computación y la memoria de bajo consumo para la industria de los semiconductores, incluyendo computación similar al cerebro y chips para robots y memoria magnética 3D, ", dijo el profesor Robert F. Hartmann de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad de Minnesota, Jian-Ping Wang, director del Centro de Materiales Espintrónicos, Interfaces, y Novel Structures (C-SPIN) con sede en la Universidad de Minnesota y coautor del estudio.

Tecnología emergente que utiliza aislantes topológicos

Si bien la grabación magnética todavía domina las aplicaciones de almacenamiento de datos, la memoria magnetorresistiva de acceso aleatorio está encontrando gradualmente su lugar en el campo de la memoria informática. Desde fuera, son diferentes a las unidades de disco duro que tienen discos que giran mecánicamente y cabezales giratorios; se parecen más a cualquier otro tipo de memoria. Son chips (de estado sólido) que encontrará soldados en placas de circuitos en una computadora o dispositivo móvil.

Recientemente, Se ha descubierto que un grupo de materiales llamados aislantes topológicos mejora aún más la eficiencia energética de escritura de las celdas de memoria magnetorresistivas de acceso aleatorio en la electrónica. Sin embargo, La nueva geometría del dispositivo exige un nuevo fenómeno de magnetorresistencia para lograr la función de lectura de la celda de memoria en el sistema y la red 3D.

Tras el reciente descubrimiento de la magnetorresistencia Hall de giro unidireccional en un sistema de material bicapa de metal convencional, investigadores de la Universidad de Minnesota colaboraron con colegas de la Universidad Estatal de Pensilvania y demostraron por primera vez la existencia de tal magnetorresistencia en las bicapas topológicas aislante-ferromagnético.

El estudio confirma la existencia de tal magnetorresistencia unidireccional y revela que la adopción de aislantes topológicos, en comparación con los metales pesados, duplica el rendimiento de la magnetorresistencia a 150 Kelvin (-123,15 Celsius). Desde una perspectiva de aplicación, este trabajo proporciona la pieza faltante del rompecabezas para crear un dispositivo informático y de memoria del tipo de barra transversal y 3D propuesto que involucra aislantes topológicos al agregar la funcionalidad de lectura que anteriormente faltaba o era muy inconveniente.