La memoria de la computadora moderna codifica la información al cambiar los bits magnéticos dentro de los dispositivos. Ahora, un estudio innovador realizado por investigadores del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad Nacional de Singapur ha encontrado una nueva forma eficiente de usar 'ondas de giro'para cambiar la magnetización a temperatura ambiente para una memoria de giro y dispositivos lógicos más eficientes.
Los chips electrónicos tradicionales sufren un considerable "calor Joule", que ocurre debido al flujo de una corriente eléctrica que produce altas temperaturas. Es causado por el movimiento rápido y la colisión frecuente entre las cargas en movimiento dentro de los dispositivos. Este grave problema no solo causa ungran cantidad de disipación de energía, pero también dificulta la velocidad de procesamiento del chip y limita la cantidad de chips que se pueden incorporar a los dispositivos.
"Siempre encontramos tales problemas e inconvenientes cuando usamos nuestros teléfonos, computadoras y otros dispositivos electrónicos. A menudo encontramos que estos dispositivos se están volviendo 'calientes' y 'lentos', además, necesitamos cargarlos con frecuencia y tener que traer otrocargador portátil a veces ", explicó el profesor Yang Hyunsoo, el líder del equipo de esta investigación.
Entonces, en lugar de adoptar métodos estándar de inyección de electrones utilizados en la electrónica tradicional, el equipo del profesor Yang usó creativamente 'ondas de giro' para cambiar la magnetización. Las ondas de giro están propagando perturbaciones en el orden de los materiales magnéticos, y desde el punto de vista de las cuasipartículas, el girolas ondas se conocen como 'magnones'.
El equipo construyó un sistema bicapa que consiste en un canal de transporte de magnón antiferromagnético y una fuente de espín aislante topológico. En un mundo, luego demostraron con éxito la conmutación de magnetización impulsada por ondas de espín en la capa ferromagnética adyacente con una alta eficiencia a temperatura ambiente.
El nuevo esquema de conmutación basado en ondas de giro puede evitar cargas en movimiento. Por lo tanto, se esperaría mucho menos disipación de calor y potencia de Joule para los dispositivos. El avance de la conmutación basada en ondas de giro podría abrir una nueva vía para los chips de bajo consumo.
Los resultados del estudio se publicaron el 29 de noviembre de 2019 en ciencia .
Ondas de giro y par magnónico
"Las ondas de espín magnones pueden entregar información de espín incluso en aisladores sin involucrar cargas móviles. Esta propiedad única potencialmente permite una propagación de espín más larga pero con una menor disipación en comparación con los espines de electrones", explicó el Dr. Wang Yi, el primer autor de este trabajo.
"Entonces podemos controlar la magnetización si transferimos la información de espín de los magnones a la magnetización local, que puede entenderse como 'pares de magnones'", dijo el Dr. Wang. Así como una fuerza lineal es un empuje o un tirón,un par puede considerarse como un giro a un objeto. "Por lo tanto, esta nueva forma de manipular la magnetización se puede usar para futuros dispositivos lógicos y de memoria de datos", agregó.
Posibles aplicaciones y próximos pasos
"Nuestro trabajo primero muestra que el par magnon es suficiente para cambiar la magnetización a temperatura ambiente. Incluso la eficiencia del par magnon es comparable con la eficiencia del torque de giro eléctrico previamente perseguido. Creemos que puede mejorarse sustancialmente mediante dispositivos de ingeniería adicionales,para que el par magnónico se vuelva más eficiente energéticamente ", dijo el profesor Yang.
"Sabemos que el par de giro eléctrico ha abierto la era para las aplicaciones de dispositivos espintrónicos, como las memorias magnéticas de acceso aleatorio MRAM. Creemos que nuestro informe sobre el nuevo esquema de par magnónico para la conmutación de magnetización es una idea revolucionaria en espintrónica.Vigorizará no solo una nueva área de investigación en magnónica, sino también dispositivos prácticos operados por magnones ", afirmó el Dr. Wang.
A continuación, el equipo de investigación diseñará aún más la eficiencia de los pares magnónicos y explorará todos los dispositivos magnónicos sin involucrar partes eléctricas. Además, la frecuencia de operación de las ondas de giro está en el rango de terahercios. Los dispositivos de terahercios pueden transmitir datos a velocidades significativamente más altas queactualmente posible. "Por lo tanto, los dispositivos basados en torque magnon permitirán la implementación de aplicaciones de ultra alta velocidad en el futuro", dijo el profesor Yang.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Nacional de Singapur . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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