Un equipo internacional de investigadores ha descrito un nuevo efecto físico que podría usarse para desarrollar chips magnéticos más eficientes para el procesamiento de información. El efecto mecánico cuántico facilita la producción de corrientes polarizadas de espín necesarias para la conmutación de información almacenada magnéticamente. Los hallazgos de la investigación se publicaron en línea el 28 de julio en la revista de alto impacto. Nanotecnología de la naturaleza .

La memoria de acceso aleatorio es la memoria a corto plazo en las computadoras. Almacena los programas y archivos actualmente en uso en formato electrónico, en numerosos condensadores diminutos. A medida que los condensadores se descargan con el tiempo, deben recargarse con regularidad para garantizar que no se pierdan datos. Esto cuesta tiempo y energía, y una falla de energía no planificada puede resultar en la pérdida de datos para siempre.

Memorias magnéticas de acceso aleatorio (MRAM), por otra parte, almacenar información en pequeñas áreas magnéticas. Este es un proceso rápido que funciona sin una fuente de alimentación continua. A pesar de esto, Los MRAM aún no se han implementado a gran escala, dado que su densidad de integración es todavía demasiado baja, y consumen demasiada energía, son difíciles de producir, y cuesta demasiado.

Una razón de esto es que las corrientes de espín polarizado, o corrientes de giro para abreviar, son necesarios para cambiar las áreas magnéticas de los MRAM. Spin es el momento angular intrínseco de los electrones que le da a los materiales sus propiedades magnéticas, y puede apuntar en dos direcciones. Las corrientes de giro son corrientes eléctricas que poseen solo uno de estos dos tipos de giro. Similar a la forma en que el campo magnético de la Tierra afecta la aguja de una brújula, una corriente de uno de los tipos de espín influye en una capa magnética y puede hacer que se mueva.

Para producir corrientes de espín hasta ahora, el tipo de giro deseado se filtró de la corriente eléctrica normal. Esto requirió estructuras de filtro especiales y altas densidades de corriente. Gracias al nuevo efecto identificado por investigadores de Jülich, Barcelona, Grenoble, y Zurich, La información magnética ahora podría cambiarse más fácilmente.

"Ya no necesitamos filtros giratorios. En su lugar, producimos la corriente de espín directamente donde se utilizará. Todo lo que se necesita es una pila de capas de cobalto y platino, "dice el Dr. Frank Freimuth del Instituto Peter Grünberg y el Instituto de Simulación Avanzada en Forschungszentrum Jülich. Esto reduce la cantidad de espacio requerido, hace que el sistema sea más robusto, y puede simplificar la producción de chips magnéticos.

Una corriente eléctrica conducido a través de la pila en la interfaz, separa los espines en la capa de platino y transporta solo un tipo de espín a la capa de cobalto magnético. Esto crea un par en esta capa que puede revertir la magnetización. "Los pares de giro ya se habían observado en sistemas de doble capa en el pasado, "dice el físico, quien forma parte del Grupo de Jóvenes Investigadores sobre Nanoelectrónica Tópica dirigido por el Prof. Yuriy Mokrousov. "El hecho de que hayamos explicado de manera concluyente por primera vez cómo se crean es un avance científico, porque esto nos permitirá producirlos de forma selectiva e investigarlos con más detalle ".

Los investigadores identificaron dos mecanismos que se combinan para producir el nuevo efecto, que han denominado "par de giro-órbita":acoplamiento de giro-órbita y la interacción de intercambio. El acoplamiento espín-órbita es un fenómeno cuántico relativista bien conocido y la razón por la cual todos los espines electrónicos de un tipo se mueven desde la capa de platino a la de cobalto. Dentro de la capa de cobalto, La orientación magnética de la capa luego interactúa con los espines a través de la interacción de intercambio.

Los investigadores probaron su teoría con éxito en experimentos. Su siguiente paso es calcular el efecto en otros materiales con un acoplamiento de par de giro más fuerte para averiguar si el efecto es aún más evidente en otras combinaciones de materiales.