Los materiales magnéticos son la columna vertebral de las tecnologías modernas de información digital, como el almacenamiento en disco duro. Un equipo liderado por la Universidad de Washington ahora ha dado un paso más al codificar la información utilizando imanes que son solo unas pocas capas de átomos de espesor.Este avance puede revolucionar las tecnologías de computación en la nube y la electrónica de consumo al permitir el almacenamiento de datos a una mayor densidad y mejorar la eficiencia energética.
En un estudio publicado en línea el 3 de mayo en la revista ciencia , los investigadores informan que utilizaron pilas de materiales ultrafinos para ejercer un control sin precedentes sobre el flujo de electrones en función de la dirección de sus espines, donde los "espines" de electrones son análogos a los pequeños imanes subatómicos. Los materiales que utilizaronincluyen láminas de triyoduro de cromo CrI3, un material descrito en 2017 como el primer aislante magnético 2-D. Cuatro láminas, cada una con un espesor de átomos, crearon el sistema más delgado que puede bloquear los electrones en función de sus espines mientrasejerciendo un control más de 10 veces más fuerte que otros métodos.
"Nuestro trabajo revela la posibilidad de llevar el almacenamiento de información basado en tecnologías magnéticas al límite atómicamente delgado", dijo el coautor principal Tiancheng Song, estudiante de doctorado en física de la UW.
En una investigación relacionada, publicada el 23 de abril en Nanotecnología de la naturaleza , el equipo encontró formas de controlar eléctricamente las propiedades magnéticas de este imán atómicamente delgado.
"Con el crecimiento explosivo de la información, el desafío es cómo aumentar la densidad del almacenamiento de datos mientras se reduce la energía de operación", dijo el autor correspondiente Xiaodong Xu, profesor de física y ciencia e ingeniería de materiales de la UW, e investigador de la facultadUW Clean Energy Institute. "La combinación de ambos trabajos apunta a la posibilidad de diseñar dispositivos de memoria magnética atómicamente delgados con órdenes de consumo de energía de magnitud menor que la que se puede lograr actualmente".
El nuevo ciencia el documento también analiza cómo este material podría permitir un nuevo tipo de almacenamiento de memoria que explota los espines de electrones en cada hoja individual.
Los investigadores colocaron dos capas de CrI3 entre las láminas conductoras de grafeno. Demostraron que, dependiendo de cómo estén alineados los espines entre cada una de las láminas CrI¬¬3, los electrones pueden fluir sin impedimentos entre las dos láminas de grafeno o estaban en gran medidabloqueado para que no fluya. Estas dos configuraciones diferentes podrían actuar como bits los ceros y los del código binario en la informática cotidiana para codificar la información.
"Las unidades funcionales de este tipo de memoria son las uniones de túnel magnético, o MTJ, que son 'puertas' magnéticas que pueden suprimir o dejar pasar la corriente eléctrica dependiendo de cómo se alineen los espines en la unión", dijo el coautor XinghanCai, investigador postdoctoral de la UW en física, "tal puerta es fundamental para realizar este tipo de almacenamiento de datos a pequeña escala".
Con hasta cuatro capas de CrI3, el equipo descubrió el potencial para el almacenamiento de información "multibit". En dos capas de CrI3, los giros entre cada capa están alineados en la misma dirección o en direcciones opuestas, lo que lleva a dos diferentesvelocidades que los electrones pueden fluir a través de la puerta magnética. Pero con tres y cuatro capas, hay más combinaciones de giros entre cada capa, lo que lleva a velocidades múltiples y distintas a las que los electrones pueden fluir a través del material magnético desde una hoja de grafeno a laotro.
"En lugar de que su computadora tenga solo dos opciones para almacenar un dato, puede tener una opción A, B, C, incluso D y más allá", dijo el coautor Bevin Huang, estudiante de doctorado en física de la UW."Por lo tanto, no solo los dispositivos de almacenamiento que usan uniones CrI3 serían más eficientes, sino que intrínsecamente almacenarían más datos".
Los materiales y el enfoque de los investigadores representan una mejora significativa con respecto a las técnicas existentes en condiciones de operación similares que usan óxido de magnesio, que es más espeso, menos efectivo para bloquear electrones y carece de la opción para el almacenamiento de información de múltiples bits.
"Aunque nuestro dispositivo actual requiere campos magnéticos modestos y solo funciona a baja temperatura, no es factible su uso en las tecnologías actuales, el concepto del dispositivo y el principio operativo son novedosos e innovadores", dijo Xu. "Esperamos que con un control eléctrico desarrollado demagnetismo y algo de ingenio, estas uniones de túnel pueden funcionar con un campo magnético reducido o incluso sin necesidad de él a alta temperatura, lo que podría ser un cambio de juego para la nueva tecnología de memoria ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Washington . Original escrito por Hannah Hickey y James Urton. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :