La memoria para pistas de carreras es una posible solución de próxima generación para nuestros dispositivos de almacenamiento digital. Sin embargo, Los experimentos actuales que utilizan nanocables ferromagnéticos de capa única son menos eficientes de lo esperado. Nueva investigación publicada en Informes científicos muestra que reemplazarlos con un nanocable de ferrimagnet sintético de doble capa reduce los requisitos de corriente eléctrica en un factor de diez, y los requisitos de potencia por un factor de cien.

Corriendo por la pista

Al comprar una computadora nueva, tenemos que elegir entre un disco duro convencional barato, y un dispositivo de almacenamiento de estado sólido. Los discos duros convencionales tienen partes móviles, que puede fallar, y se necesita mucha energía para mantener los discos girando. Los dispositivos de estado sólido son más rápidos, y menos propenso al fracaso, pero son considerablemente más caras. Investigación publicada recientemente en Informes científicos nos acerca a una tercera opción:un nuevo estilo de dispositivo que tiene el potencial de ser 100 veces más barato que las tecnologías actuales.

La memoria de circuito es una forma experimental de almacenamiento que almacena datos como una serie de dominios magnéticos en un nanocable. utilizando corrientes eléctricas para "empujar" los dominios más allá de un elemento de lectura / escritura. La memoria de circuito tendría una densidad de almacenamiento más alta que los dispositivos de estado sólido comparables combinada con un rendimiento de lectura / escritura más rápido y un menor consumo de energía.

En dispositivos experimentales que utilizan un solo nanoalambre ferromagnético, el rendimiento se ha visto afectado por imperfecciones en el cable, que dificultan el movimiento de los dominios magnéticos, y requiere corrientes eléctricas más elevadas.

Los nanocables de ferrimagnet sintéticos aceleran las cosas

Christopher Marrows, Profesor de Física de la Materia Condensada en la Universidad de Leeds, lideró una colaboración internacional de investigadores que investigan la hipótesis de que el rendimiento podría mejorarse mediante el uso de un nanoalambre de dos capas, con dominios magnéticos opuestos en cada capa para formar un ferrimagnet sintético. Este enfoque simplificaría las estructuras del muro de dominio.

Como necesitaban determinar qué estaba sucediendo en ambas capas de cables, los investigadores utilizaron una combinación de enfoques de imágenes. Microscopía electrónica de transmisión (TEM), llevado a cabo en la Universidad de Glasgow, mostró lo que estaba ocurriendo en las capas combinadas. En la línea de luz de nanociencia de Diamond (I06), los investigadores utilizaron XMCD-PEEM (dicroísmo circular magnético de rayos X, Microscopía de emisión de fotoelectrones de rayos X), una técnica que es muy sensible a la superficie y, por lo tanto, ve la capa superior del nanoalambre. Al combinar los dos conjuntos de resultados, se pueden conocer los eventos que ocurren en ambas capas.

Los resultados mostraron que el ferrimagnet sintético sí permite que las paredes del dominio se muevan a una corriente más baja, por un factor de 10. Esto corresponde a una reducción de 100 veces en la cantidad de energía requerida. El modelado teórico (llevado a cabo en el Centro RIKEN para Ciencias de la Materia Emergente) explica el efecto, mostrando que las paredes de dominio más simples no son el único factor; la forma en que interactúan las capas también facilita el movimiento de los datos.

¿Está la línea de meta a la vista?

Para aprovechar todo el potencial de la memoria de las pistas de carreras, necesita moverse más allá de 2-D (un cable plano sobre una superficie plana), a torres de memoria 3-D, momento en el que entrarán en juego todos los beneficios de la reducción de costes / densidad de almacenamiento. Para que se convierta en una posibilidad, es necesario otro avance. Mientras tanto, El profesor Marrows ha centrado su atención en los skyrmions, que describe como paredes de dominio envueltas en objetos circulares. "Si piensa en las paredes de los dominios como cuentas que se mueven sobre un ábaco, " él dice, "entonces los skyrmions son partículas en una superficie, pueden moverse en 2-D. También podrían usarse para construir la memoria de la pista de carreras en la que se basarán nuestros futuros dispositivos".

"Lo que es particularmente interesante sobre este campo de investigación, "El profesor Marrows continúa, "es que estamos estudiando conceptos de física cuántica esotérica que están sorprendentemente cerca de tener aplicaciones en el mundo real".