Al torcer el magnetismo en espirales de tamaño récord, Los físicos de la Universidad de Nebraska-Lincoln están acelerando los esfuerzos para convertir el equivalente digital del carril de la memoria en una pista de carreras de memoria que podría ahorrar energía y espacio en la electrónica de próxima generación.

Los materiales magnéticos contienen átomos que actúan como versiones en miniatura de un imán de barra clásico, cada uno con un polo norte y sur. En los materiales que exhiben los campos magnéticos más fuertes, los llamados ferroimanes que transforman un refrigerador en una galería de fotos, por ejemplo, los polos de esos átomos apuntan todos en la misma dirección.

Pero esa disposición ordenada puede ser interrumpida por un skyrmion (SKUR'-mee-ahn):un conjunto de átomos cuyos polos se inclinan cada vez más lejos del eje magnético a medida que se acercan al centro del skyrmion, con el átomo en su núcleo apuntando en la dirección opuesta a ese eje.

Los investigadores habían creado previamente skyrmions con un diámetro de aproximadamente 50 nanómetros, aproximadamente 2, 000 veces más delgado que un cabello humano, en un material ferromagnético llamado monosilicida de manganeso. Pero un nuevo estudio dirigido por David Sellmyer y Balamurugan Balasubramanian de Nebraska ha informado de la formación de skyrmions de solo 13 nanómetros de ancho, lo que parece ser el tamaño más pequeño posible en el material.

Que la miniaturización importa Sellmyer dijo:si las "interesantes estructuras magnéticas" van a cumplir su promesa como una forma de memoria digital de próxima generación.

"Una de las mayores limitaciones ha sido el diámetro de estas cosas, "dijo Sellmyer, Profesor distinguido de física y astronomía de la Universidad George Holmes. "Este descubrimiento es un paso importante hacia su explotación para aplicaciones del mundo real".

El almacenamiento de datos digitales existe tradicionalmente como lotes separados de átomos polarizados negativa y positivamente que representan los 1 y 0, o bits, de código binario. Debido a que crear y mover un skyrmion requiere mucha menos energía que alinear esos grupos polarizados de átomos, Los investigadores ven la espiral magnética como una alternativa atractiva para el almacenamiento digital. Bajo ese escenario, las diferentes firmas magnéticas producidas en presencia y ausencia de skyrmions representarían los bits binarios de datos.

"En las últimas décadas, la densidad del almacenamiento de datos se ha disparado, "dijo Sellmyer, quien dirige el Centro de Materiales y Nanociencia de Nebraska. "Lugares de todo el país están construyendo estos sitios de almacenamiento en la nube. La cantidad de información que se almacena y la energía consumida por estos centros de datos es tan alta que prácticamente hay que imaginar una planta de energía junto a ellos. necesitan un almacenamiento de datos más rápido y con mucho menor consumo de energía ".

Antes de que eso pueda suceder, Sellmyer dijo:los investigadores necesitan reducir los skyrmions a una escala que al menos compita con los formatos de memoria digital existentes. Aunque 13 nanómetros es bastante pequeño, el equipo logró crear un skyrmion tan pequeño solo a temperaturas extremadamente bajas, siendo menos 382 grados Fahrenheit la más alta. Encontrar un método o material que pueda soportar minúsculos skyrmions a temperatura ambiente sigue siendo un objetivo importante, él dijo.

Lograr la hazaña también permitiría a los investigadores experimentar con pistas de carreras de memoria:franjas nanoscópicas que podrían transportar los vórtices magnéticos de un grupo de átomos a otro cuando son impulsados ​​por una corriente eléctrica. Al llevar esos bits a un lector / escritor de datos en lugar de viceversa, Los diseños de pistas de carreras podrían aumentar las velocidades de procesamiento y extender la vida útil de los discos duros.

"Un disco duro (convencional) tiene un disco girando con muchas partes móviles, y hay choques Sellmyer dijo:"Este nuevo tipo de tecnología basada en pistas de carreras será una gran mejora en el sentido de que los componentes no se desgastarán". y usas menos energía.

"Hay que trabajar mucho para ver si se puede hacer, por ejemplo, una franja de 20 nanómetros de ancho y mueva los skyrmions a lo largo de ella. Pero ese es el objetivo general de este trabajo ".

El equipo detalló sus hallazgos en la revista. Nanoescala , que destacó la investigación en su contraportada.