Un equipo de científicos ha creado los pulsos electromagnéticos más poderosos del mundo en el rango de los terahercios para controlar con gran detalle cómo un material de almacenamiento de datos cambia de forma física. Este descubrimiento podría contribuir a la reducción de los dispositivos de memoria, eventualmente revolucionando la forma en que las computadoras manejan la información.

Los discos compactos pueden estar pasados ​​de moda, pero pueden haber inspirado la próxima generación de nanotecnología informática. Una capa de vidrio en los CD consiste en un material de cambio de fase que se puede codificar con información cuando los pulsos de luz hacen que los cristales en pequeñas regiones de la capa crezcan o se derritan.

Los materiales de cambio de fase activados por impulsos eléctricos, en lugar de la luz, ofrecerían nuevas tecnologías de memoria con un funcionamiento más estable y más rápido que el posible en muchos tipos actuales de dispositivos de memoria. Además, Reducir la escala de los sitios de memoria en materiales de cambio de fase podría aumentar la densidad de la memoria. Pero esto sigue siendo un desafío debido a la dificultad de controlar los procesos de cristalización y amorfización (fusión).

Abordar este problema en un artículo en Cartas de revisión física , un equipo de científicos dirigido por la Universidad de Kioto observó el crecimiento a escala nanométrica de cristales individuales en un material de cambio de fase compuesto de germanio, antimonio y telurio, o GST, después de aplicar pulsos de terahercios de alta potencia como disparador.

"Una razón por la que la cristalización y amorfización de GST bajo un campo eléctrico son difíciles de controlar son los efectos de difusión de calor en la escala micrométrica asociados con las entradas eléctricas, que también contribuyen a la cristalización, "explica el líder del grupo Hideki Hirori." Afortunadamente, Las tecnologías de terahercios han madurado hasta el punto en que podemos usar pulsos cortos para generar campos eléctricos fuertes mientras suprimimos los efectos de calentamiento ".

Hirori y sus compañeros de trabajo desarrollaron un generador de pulsos de terahercios que emitía pulsos de terahercios ultracortos y muy intensos a través de un par de antenas doradas. Estos pulsos crearon un campo eléctrico en la muestra de GST comparable al de un dispositivo de conmutación eléctrica. En tono rimbombante, este enfoque redujo en gran medida la difusión de calor debido a la duración extremadamente corta de los pulsos de terahercios, alrededor de 1 picosegundo, o 10 ^-12 segundos, lo que permite un control preciso sobre la velocidad y la dirección de cristalización de GST. Una región de cristalización creció en línea recta entre las antenas de oro en la dirección del campo, a unos pocos nanómetros por pulso.

Cuando el equipo rastreó los cambios escalonados en la cristalización mientras aumentaba el número de pulsos de terahercios, se sorprendieron al descubrir que después de cierto punto, la conductividad del cristal se aceleró rápidamente en lugar de aumentar en consonancia con el aumento de la fuerza en terahercios. Los investigadores plantean la hipótesis de que los electrones que saltan entre estados en el cristal agregaron una fuente inesperada de calor al sistema, impulsar la cristalización.

Hirori explica:"Nuestro experimento revela cómo se puede lograr el crecimiento a nanoescala y con control de dirección de los cristales en GST. También identificamos un fenómeno que debería ayudar en el diseño de nuevos dispositivos y, en última instancia, darnos cuenta del potencial de manejo de información digital rápido y estable que este material promesas ".