Búsquedas en Internet, Los correos electrónicos de hace una década y las ofertas de video a pedido ayudan a contribuir al consumo de electricidad de las granjas de servidores y los centros de datos de Estados Unidos, que ascienden a más del 2 por ciento del total anual del país.

Esos centros de datos, que operan millones de unidades y almacenan cantidades masivas de datos digitales, usan unos 70 mil millones de kilovatios hora por año de energía. Un kWh es energía suficiente para mantener un teléfono inteligente cargado durante aproximadamente un año. A un costo promedio de 10 centavos por kWh, el costo anual de toda esa energía es de alrededor de $ 7 mil millones.

Ahora, un método que puede reducir potencialmente el consumo de energía en los dispositivos de memoria magnética y mejorar sus velocidades está avanzando en la Universidad de Purdue. El método implica una combinación de materiales espintrónicos y fotónicos, donde se emplean pulsos de láser ultracortos para generar campos magnéticos intensos para manipular la orientación de giro de los materiales magnéticos.

"Hemos reunido estos dos campos para encontrar una solución a un problema de décadas, "dijo Ernesto Marinero, profesor de ingeniería de materiales e ingeniería eléctrica e informática en la Facultad de Ingeniería de Purdue. "Queríamos descubrir formas más rápidas de cambiar la magnetización en los dispositivos de memoria a nanoescala espintrónicos".

Marinero trabajó con Vlad Shalaev y Alexandra Boltasseva, expertos en fotónica y profesores de la Facultad de Ingeniería de Purdue, desarrollar un nuevo esfuerzo magneto-fotónico para emplear la luz para controlar los procesos de magnetización para una variedad de aplicaciones, lo que resulta en dispositivos conmutables ultrarrápidos.

Estamos entre los primeros en desarrollar con éxito un método para la conmutación totalmente óptica de nanoimanes en chip en módulos de memoria de alta densidad, "Dijo Marinero.

Esta tecnología emergente involucra ondas de electrones colectivos, o plasmones, se activa cuando la luz incide en un material a nanoescala, como un metal, que puede sostener las ondas de electrones. Estos plasmones generan intensos, campos magnéticos ultracortos en la interfaz de materiales ópticos y magnéticos elegidos con criterio.

Al cambiar las propiedades de la luz incidente, la dirección del campo magnético resultante se invierte, que permite la manipulación de la orientación magnética en el material magnético, un requisito fundamental para el almacenamiento de información magnética. Simulaciones numéricas realizadas por Aveek Dutta, un estudiante de posgrado en ingeniería, predicen grandes mejoras del campo magnético impulsadas por excitaciones inducidas de plasmones.

El método del equipo de Purdue implica el uso del poder de la óptica, a través de características llamadas resonancias de plasmones superficiales localizados, para acoplar la luz a los nanoimanes y producir dispositivos espintrónicos más rápidos con velocidades de conmutación y un posible menor consumo de energía. La luz permite cambiar la orientación de magnetización, el principio clave detrás de la codificación de información digital en dispositivos de almacenamiento magnéticos.

"Creemos que nuestro método podría conducir a velocidades de escritura de memoria de 1, 000 veces más rápido que los actuales, Marinero dijo:"Una de nuestras áreas clave para el éxito es continuar desarrollando materiales que interactúen con los imanes de manera eficiente".