Un equipo dirigido por Stanford ha inventado una forma de almacenar datos deslizando capas de metal atómicamente delgadas unas sobre otras, un enfoque que podría empaquetar más datos en menos espacio que los chips de silicio, al mismo tiempo que utiliza menos energía.

La investigación, dirigido por Aaron Lindenberg, profesor asociado de ciencia e ingeniería de materiales en Stanford y en el SLAC National Accelerator Laboratory, sería una mejora significativa del tipo de almacenamiento de memoria no volátil que las computadoras actuales logran con tecnologías basadas en silicio como los chips flash.

El ingeniero mecánico de UC Berkeley Xiang Zhang, Xiaofeng Qian, científico de materiales de Texas A&M, y el profesor de ciencia e ingeniería de materiales de Stanford / SLAC, Thomas Devereaux, también ayudaron a dirigir los experimentos, que se describen en la revista Física de la naturaleza . El avance se basa en una clase de metales recientemente descubierta que forman capas increíblemente delgadas, en este caso, solo tres átomos de espesor. Los investigadores apilaron estas capas, hecho de un metal conocido como ditelurida de tungsteno, como una baraja de cartas a nanoescala. Al inyectar un poquito de electricidad en la pila, hicieron que cada capa impar se desplazara ligeramente en relación con las capas pares encima y debajo de ella. El desplazamiento fue permanente, o no volátil, hasta que otra sacudida de electricidad hizo que las capas pares e impares volvieran a alinearse.

"La disposición de las capas se convierte en un método para codificar información, "Lindenberg dice, creando el on-off, 1 y 0 que almacenan datos binarios.

Para leer los datos digitales almacenados entre estas capas cambiantes de átomos, los investigadores explotan una propiedad cuántica conocida como curvatura de Berry, que actúa como un campo magnético para manipular los electrones en el material para leer la disposición de las capas sin perturbar la pila.

Jun Xiao, becario postdoctoral en el laboratorio de Lindenberg y primer autor del artículo, dijo que se necesita muy poca energía para mover las capas hacia adelante y hacia atrás. Esto significa que debería tomar mucha menos energía para "escribir" un cero o uno en el nuevo dispositivo de lo que se requiere para las tecnologías de memoria no volátiles actuales. Es más, basado en una investigación que el mismo grupo publicó en Naturaleza el año pasado, el deslizamiento de las capas atómicas puede ocurrir tan rápidamente que el almacenamiento de datos podría lograrse más de cien veces más rápido que con las tecnologías actuales.

El diseño del dispositivo prototipo se basó en parte en cálculos teóricos aportados por los coautores Xiaofeng Qian, un profesor asistente en la Universidad de Texas A&M, y Hua Wang, un estudiante de posgrado en su laboratorio. Después de que los investigadores observaron resultados experimentales consistentes con las predicciones teóricas, Hicieron cálculos adicionales que los llevaron a creer que más refinamientos en su diseño mejorarán en gran medida la capacidad de almacenamiento de este nuevo enfoque, allanando el camino para un cambio hacia una nueva, y una clase de memoria no volátil mucho más potente que utiliza materiales ultrafinos en 2-D.

El equipo ha patentado su tecnología mientras perfecciona aún más su prototipo y diseño de memoria. También planean buscar otros materiales 2-D que podrían funcionar incluso mejor como medios de almacenamiento de datos que la ditelurida de tungsteno.

"La conclusión científica aquí, "Lindenberg agrega, "Es que ajustes muy leves en estas capas ultrafinas tienen una gran influencia en sus propiedades funcionales. Podemos utilizar ese conocimiento para diseñar dispositivos nuevos y energéticamente eficientes hacia un futuro inteligente y sostenible".