Investigadores de la UAB, en colaboración con la ICN2, han desarrollado un material nanoporoso basado en una aleación de cobre y níquel, con una estructura similar a la de una esponja con poros del tamaño de una millonésima de milímetro, lo que permite manejar y almacenar información con muy poca energía. Estas nanoesponjas podrían ser la base de nuevas memorias magnéticas para ordenadores y teléfonos móviles con mayor eficiencia energética que las existentes en la actualidad.

Para almacenar información en las memorias magnéticas convencionales de dispositivos electrónicos, Los pequeños dominios magnéticos de los materiales funcionan apuntando hacia arriba o hacia abajo según los campos magnéticos. Para generar estos campos es necesario producir corrientes eléctricas, pero estas corrientes calientan los materiales y se gasta una gran cantidad de energía en enfriarlos. Prácticamente el 40 por ciento de la energía eléctrica que ingresa a las computadoras (o servidores de "Big Data") se disipa en forma de calor.

En 2007, Los científicos franceses observaron que cuando los materiales magnéticos se colocan en capas ultrafinas y se aplica voltaje, la cantidad de corriente y energía necesaria para señalar los dominios magnéticos se redujo en un 4 por ciento. Sin embargo, esta ligera reducción no fue lo suficientemente significativa como para aplicarse a los dispositivos.

Un equipo de investigación dirigido por Jordi Sort, Investigadora ICREA y profesora del Departamento de Física de la Universitat Autònoma de Barcelona, con la colaboración del Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2), ha buscado una solución basada en las propiedades magnéticas de un nuevo material nanoporoso que pueda incrementar esta superficie. El nuevo material, que aparece esta semana en la revista Advanced Functional Materials, consiste en películas nanoporosas de aleación de cobre y níquel, organizado de manera que el interior forme superficies y agujeros similares a los del interior de una esponja, pero con una separación entre poros de solo 5 o 10 nanómetros. En otras palabras, las paredes de los poros contienen suficiente espacio para unas pocas docenas de átomos.

“Hay muchos investigadores que están aplicando materiales nanoporosos para mejorar los procesos físico-químicos, como en el desarrollo de nuevos sensores, pero estudiamos lo que estos materiales podrían aportar al electromagnetismo, Jordi Sort explica:“Los nanoporos que se encuentran en el interior de los materiales nanoporosos ofrecen una gran cantidad de superficie. Con esta vasta superficie concentrada en un espacio muy pequeño podemos aplicar el voltaje de una batería y reducir enormemente la energía necesaria para orientar los dominios magnéticos y registrar datos. Esto representa un nuevo paradigma en el ahorro de energía de las computadoras y en la computación y manejo de datos magnéticos en general, "dice Jordi Sort.

Investigadores de la UAB han construido los primeros prototipos de memorias magnéticas nanoporosas a base de aleaciones de cobre y níquel (CuNi) y han obtenido resultados muy satisfactorios, con una reducción del 35 por ciento en la coercitividad magnética, una magnitud relacionada con el consumo de energía necesario para reorientar los dominios magnéticos y registrar datos.

En estos primeros prototipos, los investigadores aplicaron el voltaje utilizando electrolitos líquidos, pero ahora están trabajando en materiales sólidos que podrían ayudar a implementar los dispositivos en el mercado. Según Jordi Sort, "La implementación de este material en las memorias de computadoras y dispositivos móviles puede ofrecer muchas ventajas, principalmente en ahorro energético directo para ordenadores y aumento considerable de la autonomía de los dispositivos móviles ”.

El desarrollo de nuevos dispositivos nanoelectrónicos con eficiencia energética mejorada es una de las líneas estratégicas incluidas en el programa Horizonte 2020 de la Unión Europea. Según algunas estimaciones, si la corriente eléctrica se sustituye completamente por voltaje en los sistemas de procesamiento de datos, los costos de energía se pueden reducir en un factor de 1/500. De hecho, Los servidores informáticos de grandes empresas como Google y Facebook se encuentran bajo el agua, o en los países nórdicos en los que las temperaturas son muy bajas, con el objetivo de reducir el consumo de calefacción y energía.