Las memorias no volátiles, que pueden retener información incluso cuando se corta la energía, se emplean en gran medida en computadoras, tabletas, pendrives y muchos otros dispositivos electrónicos. Entre las diversas tecnologías existentes, se espera que las memorias magnetorresistivas de acceso aleatorio (MRAM), actualmente utilizadas solo en aplicaciones específicas, se expandan considerablemente en el mercado en la próxima década.

Las MRAM más nuevas basadas en mecanismos espintrónicos, es decir, fenómenos relacionados con el espín, que es una propiedad intrínseca de los electrones y otras partículas, pueden ofrecer operaciones más rápidas, menor consumo de energía y un tiempo de retención prolongado, con aplicaciones potenciales en dispositivos portátiles, industria automotriz, y el Internet de las Cosas, entre otros.

En este contexto, el grafeno y otros materiales 2D, que son tan delgados como una o muy pocas capas atómicas, pueden desempeñar un papel disruptivo. De hecho, sus características peculiares y notables pueden brindar soluciones a los desafíos tecnológicos actuales y las limitaciones de rendimiento que impiden un despliegue más eficiente de las MRAM; por lo tanto, pueden tener un fuerte impacto en el diseño de dispositivos espintrónicos de próxima generación.

La mejora esperada y las nuevas oportunidades que pueden surgir de la introducción de materiales 2D en tecnologías de memoria basadas en espín se presentan en un artículo de perspectiva, publicado la semana pasada en Nature . Este trabajo, liderado por el Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2) en el campus de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) y la Universidad Nacional de Singapur, ofrece una visión general del estado del arte del campo y de los desafíos actuales. enfrentándose en el desarrollo de memorias no volátiles en general, y en particular, de aquellas que emplean mecanismos espintrónicos como el torque de transferencia de espín (STT) y el torque de órbita de espín (SOT). Los autores discuten las ventajas que presenta la cointegración de materiales 2D en estas tecnologías, brindando una panorámica de las mejoras ya logradas, así como una perspectiva de los muchos avances que pueden producir futuras investigaciones. También se traza una posible cronología de progreso durante la próxima década.

"Como se analiza a fondo en el documento", comenta el profesor ICREA Stephan Roche, líder de grupo en el ICN2 y líder del Paquete de trabajo insignia de grafeno dedicado a la espintrónica, "las propiedades fundamentales de los materiales 2D, como interfaces atómicamente suaves, mezcla reducida de materiales, cristal las simetrías y los efectos de proximidad son los impulsores de posibles mejoras disruptivas para las MRAM basadas en espín. Estas están emergiendo como tecnologías clave de bajo consumo y se espera que se extiendan a grandes mercados desde las memorias integradas hasta el Internet de las cosas".

Esta investigación fue coordinada por los líderes del grupo ICN2 y profesores ICREA Prof. Stephan Roche y Prof. Sergio O. Valenzuela, y por el Prof. Hyunsoo Yang de la Universidad Nacional de Singapur. Fue llevado a cabo por una colaboración de varios miembros del consorcio del proyecto Graphene Flagship, incluidos varios institutos del Centre national de la recherche scientifique (CNRS, Francia), Imec (Bélgica), Thales Research and Technology (Francia) y el francés Atomic Energy Commission (CEA), as well as key industries such as Samsung Electronics (South Korea) and Global Foundries (Singapore), which bring the vision of future market integration.

"It is impressive to observe the scientific results achieved by the spintronics work package and the technology activities carried out in the Imec environment, together with SMEs (Singulus Technologies, GRAPHENEA), which pave the way towards future impact on market applications," states Prof. Jari Kinaret, Director of the Graphene Flagship. "There are still challenges to be overcome to fully deploy the potential of 2D materials in real-life applications, but the expected industrial and economic benefits are very high."

"Funding efforts made by the European Commission to support the Graphene Flagship activities could position Europe at the lead of innovation spintronic technologies in a decade timescale," adds Prof. Andrea Ferrari, Science and Technology Officer of the Graphene Flagship. + Explora más

Exploring new spintronics device functionalities in graphene heterostructures