(Phys.org) —Los investigadores de UCLA han creado un componente magnético a nanoescala para chips de memoria de computadora que podría mejorar significativamente su eficiencia energética y escalabilidad.

El diseño acerca un nuevo y muy buscado tipo de memoria magnética a ser utilizado en computadoras. dispositivos electrónicos móviles como teléfonos inteligentes y tabletas, así como grandes sistemas informáticos para big data. La innovadora estructura asimétrica le permite aprovechar mejor el espín y las propiedades orbitales de los electrones, haciéndolo mucho más eficiente en términos de energía que la memoria de la computadora actual.

"Este trabajo probablemente proporcionará un enfoque poderoso para diseñar nuevos dispositivos y sistemas nanoelectrónicos, "dijo Kang Wang, el Profesor Raytheon de Ingeniería Eléctrica en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas Henry Samueli de UCLA e investigador principal del estudio. "Junto con los tipos de dispositivos magnéticos relacionados que está estudiando nuestro equipo, Representa una tremenda oportunidad para realizar una memoria y lógica de mayor rendimiento para un futuro encendido instantáneo y eficiente en energía, sistemas electrónicos ecológicos ".

La investigación fue publicada el 11 de mayo en Nanotecnología de la naturaleza .

Dispositivos que usan electrónica basada en espines, o "espintrónica, "consumen menos energía que la electrónica convencional al utilizar los espines de los electrones en lugar de su carga. Un área de investigación importante dentro de la espintrónica es reducir la necesidad de corriente eléctrica mediante el uso tanto del espín como de las propiedades orbitales de los electrones, también llamado "par de giro en órbita".

Los chips de computadora basados ​​en espintrónica utilizan materiales magnéticos para aumentar la eficiencia energética. El proceso que permite escribir la memoria de la computadora, o realizar funciones de computación, se activa cuando la corriente eléctrica "cambia" la polaridad de un material magnético adyacente. En dispositivos de torque de órbita giratoria existentes, este proceso generalmente necesita un campo magnético adyacente para completar completamente el cambio.

La estructura diseñada en UCLA elimina la necesidad de un campo magnético adyacente. En cambio, los investigadores crearon un campo magnético efectivo al variar el ángulo de la estructura en solo unos pocos átomos, en una forma que se asemeja a una cuña de queso:más gruesa en un extremo e inclinada hacia abajo hasta un borde más delgado en el otro extremo. Aunque la diferencia de altura entre los dos extremos es solo de unas pocas décimas de nanómetro, o unas mil millonésimas de metro, en la longitud de cada dispositivo, la nueva configuración genera un par de giro en órbita adicional significativo, que potencialmente podría usar una centésima parte de la cantidad de energía utilizada por los chips en la electrónica de consumo actual.

Los investigadores observaron el efecto de conmutación sin campo magnético en varios experimentos, pero el mecanismo que permite que la geometría asimétrica mejore la conmutación magnética aún está bajo investigación.

"Este es un primer paso prometedor, Ofreciendo una vía potencial para diseñar nuevas celdas de memoria de par de giro en órbita, al mismo tiempo que ofrece nuevos conocimientos sobre su física, "dijo Pedram Khalili, co-investigador principal del estudio y profesor adjunto adjunto de ingeniería eléctrica. "Se necesita más trabajo para desarrollar una comprensión microscópica más detallada de las nuevas observaciones y evaluar más a fondo su aplicación y potencial de escala".