La manipolazione elettrica delle particelle magnetiche consente una grande memoria ad alta velocità.
di Lisa Ovi
L’umanità sta producendo dati ad una velocità senza precedenti: siamo ora a circa 16 zettabyte l’anno (uno zettabyte vale un miliardo di terabyte). Secondo il gruppo di ricerca IDC, arriveremo a produrre più di 160 zettabyte l’anno entro il 2025. Servono nuovi dispositivi con maggiore capacità di memoria.
Ricercatori della University of Tokyo hanno dimostrato con successo come mutare un nuovo materiale tra due diversi stati non volatili, a grande velocità e precisione. I componenti del dispositivo sono anche particolarmente resistenti ad influenze esterne come i campi magnetici. Il nuovo materiale potrebbe portare allo sviluppo di dispositivi di memoria ad alta velocità e particolarmente efficienti dal punto di vista energetico. La ricerca è stata pubblicata da Nature.
Per quasi un secolo, i fisici hanno teorizzato che il fermione di Weyl fosse la particella elementare del neutrino. La sua esistenza venne dedotta nel 1929 da Hermann Weyl, quando si accorse che l’equazione di Dirac, a cui si deve la scoperta dell’antimateria, implicava l’esistenza di una particella senza massa. Il fermione di Weyl è stato identificato nel 2015 ed ora un team di ricercatori dell’Università di Tokyo, diretti dal professor Satoru Nakatsuji, hanno trovato come farne uso per creare dispositivi di memoria futuristici.
La spintronica è la scienza emergente dell’elettronica basata sullo spin, potenzialmente in grado di condurre alla sostituzione di molte delle funzioni attualmente in uso nei dispositivi elettronici. Per esplorare i fenomeni della spintronica, i ricercatori si sono rivolti a materiali magnetici chiamati antiferromagnetici, dotati di molte delle stesse proprietà dei materiali ferromagnetici, pur essendo meno suscettibili alle influenze di campi magnetici esterni.
Questa qualità è dovuta ad una particolare disposizione degli elementi componenti di questi materiali. Studiando la lega antiferromagnetica di manganese-stagno Mn3Sn, i ricercatori hanno scoperto di poter manipolare elettronicamente i fermioni di Weyl, inducendoli a mutare tra due stati. Il metodo ha preso il nome di ‘spin-orbit torque switching’. Non solo, grazie al fatto che i fermioni di Weyl producono nel Mn3Sn un forte segnale, il cambiamento di stato è anche rilevabile.
La velocità a cui è possibile scrivere o leggere memorie archiviate con questo genere di tecnologia, si aggira attorno al trilione di volte al secondo, o terahertz, contro gli attuali pochi miliardi di volte al secondo, o gigahertz. Prima di arrivare a questo salto nelle prestazioni, gli studiosi dovranno ottimizzare la sintesi del Mn3Sn e approfondire il funzionamento del meccanismo di commutazione.
Immagine : Weyl points. Hongming Weng, Chen Fang, Zhong Fang, B. Andrei Bernevig, and Xi Dai, Wikimedia Commons.
(lo)
