Un equipo de investigadores internacionales dirigido por ingenieros de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) ha inventado un nuevo dispositivo magnético para manipular información digital 20 veces más eficientemente y con 10 veces más estabilidad que las memorias digitales espintrónicas comerciales. El novedoso dispositivo de memoria espintrónica emplea ferrimagnetos y fue desarrollado en colaboración con investigadores del Instituto Tecnológico de Toyota. Nagoya, y la Universidad de Corea, Seúl.

Este avance tiene el potencial de acelerar el crecimiento comercial de la memoria basada en espines. "Nuestro descubrimiento podría proporcionar una nueva plataforma de dispositivos para la industria espintrónica, que en la actualidad tiene problemas con la inestabilidad y la escalabilidad debido a los delgados elementos magnéticos que se utilizan, "dijo el profesor asociado Yang Hyunsoo del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de NUS, quien encabezó el proyecto.

La invención de esta novedosa memoria espintrónica se informó por primera vez en la revista Materiales de la naturaleza el 3 de diciembre de 2018.

Aumento de la demanda de nuevas tecnologías de memoria

Hoy dia, La información digital se está generando en cantidades sin precedentes en todo el mundo. y como tal, existe una demanda creciente de productos de bajo costo, de baja potencia altamente estable, y productos informáticos y de memoria altamente escalables. Una forma de lograrlo es con nuevos materiales espintrónicos, donde los datos digitales se almacenan en estados magnéticos hacia arriba o hacia abajo de pequeños imanes. Sin embargo, mientras que los productos de memoria espintrónica existentes basados ​​en ferromagnetos logran satisfacer algunas de estas demandas, siguen siendo muy costosos debido a problemas de escalabilidad y estabilidad.

"Las memorias basadas en ferromagnet no pueden crecer más allá de unos pocos nanómetros de grosor, ya que su eficiencia de escritura decae exponencialmente al aumentar el grosor. Este rango de grosor es insuficiente para garantizar la estabilidad de los datos digitales almacenados frente a las variaciones normales de temperatura. "explicó el Dr. Yu Jiawei, quien participó en este proyecto mientras realizaba sus estudios de doctorado en NUS.

Una solución ferrimagnética

Para abordar estos desafíos, el equipo fabricó un dispositivo de memoria magnética utilizando una clase interesante de material magnético:ferrimagnetos. Crucialmente, Se descubrió que los materiales ferrimagnéticos se pueden hacer crecer 10 veces más gruesos sin comprometer la eficiencia general de escritura de datos.

"El giro de la corriente que transporta electrones, que básicamente representa los datos que desea escribir, experimenta una resistencia mínima en ferrimagnetos. Imagine la diferencia de eficiencia cuando conduce su automóvil por una autopista de ocho carriles en comparación con un carril urbano estrecho. Mientras que un ferromagnet es como una calle de la ciudad para el giro de un electrón, un ferrimagnet es una autopista acogedora donde su giro o la información subyacente pueden sobrevivir a una distancia muy larga, "explicó el Sr. Rahul Mishra, quien formó parte del equipo de investigación y actual candidato a doctorado con el grupo.

Usando una corriente electrónica, Los investigadores de NUS pudieron escribir información en un elemento de memoria ferrimagnet que era 10 veces más estable y 20 veces más eficiente que un ferromagnet.

Por este descubrimiento, El equipo del profesor asociado Yang aprovechó la disposición atómica única en un ferrimagnet. "En ferrimagnetos, los imanes atómicos vecinos son opuestos entre sí. La perturbación causada por un átomo a un giro entrante es compensada por el siguiente, y como resultado, la información viaja más rápido y más lejos con menos energía. Esperamos que la industria de la informática y el almacenamiento pueda aprovechar nuestra invención para mejorar el rendimiento y las capacidades de retención de datos de las memorias giratorias emergentes. ", dijo el profesor asociado Yang.

Próximos pasos

El equipo de investigación de NUS ahora planea analizar la velocidad de escritura y lectura de datos de su dispositivo. Esperan que las propiedades atómicas distintivas de su dispositivo también resulten en un rendimiento ultrarrápido. Además, también planean colaborar con socios de la industria para acelerar la traducción comercial de su descubrimiento.