Naukowcy opracowali nowe urządzenie pamięci oparte na magnesach, wykorzystujące magnesy spiralne, zapewniające nieulotną pamięć o dużej gęstości i pozbawioną przesłuchów pola magnetycznego.
Ten przełom oferuje zrównoważone rozwiązanie bieżących wyzwań w zakresie przechowywania informacji, z potencjałem integracji na dużą skalę i wysoką trwałością.
Zespół naukowców zaproponował nową koncepcję urządzeń pamięci opartych na magnesach, która może zrewolucjonizować urządzenia do przechowywania informacji ze względu na ich potencjał integracji na dużą skalę, nielotność i wysoką trwałość.
Szczegóły ich odkryć opublikowano w czasopiśmie Komunikacja przyrodnicza.
Urządzenia spintroniczne, reprezentowane przez magnetyczną pamięć o dostępie swobodnym (MRAM), wykorzystują kierunek magnesowania materiałów ferromagnetycznych do zapamiętywania informacji. Ze względu na swoją nielotność i niskie zużycie energii urządzenia spintroniczne będą prawdopodobnie odgrywać kluczową rolę w przyszłych elementach przechowywania informacji.
Wyzwania i nowe rozwiązania
Jednakże urządzenia spintroniczne oparte na ferromagnetykach niosą ze sobą potencjalną pułapkę. Ferromagnesy wytwarzają wokół siebie pola magnetyczne, które wpływają na pobliskie ferromagnetyki. W zintegrowanym urządzeniu magnetycznym powoduje to przesłuch między bitami magnetycznymi, co ogranicza gęstość pamięci magnetycznej.
Zespół badawczy, w skład którego wchodzili Hidetoshi Masuda, Takeshi Seki, Yoshinori Onose i inni z Instytutu Badań Materiałowych Uniwersytetu Tohoku oraz Jun-ichiro Ohe z Uniwersytetu Toho, wykazał, że materiały magnetyczne zwane magnesami helikalnymi można wykorzystać w urządzeniu pamięci magnetycznej. co powinno rozwiązać problem pola magnetycznego.
Magnesy spiralne i pamięć chiralności
W magnesach spiralnych kierunki atomowych momentów magnetycznych są uporządkowane spiralnie. Do zapamiętywania informacji można wykorzystać prawo- lub lewoskrętność spirali, zwaną chiralnością. Pola magnetyczne indukowane przez każdy atomowy moment magnetyczny znoszą się wzajemnie, więc magnesy spiralne nie wytwarzają żadnego makroskopowego pola magnetycznego. „Urządzenia pamięci oparte na ręczności helimagnesów, wolne od przesłuchów między bitami, mogłyby wytyczyć nową ścieżkę poprawy gęstości pamięci” – mówi Masuda.
Zespół badawczy wykazał, że pamięć chiralną można zapisywać i odczytywać w temperaturze pokojowej. Wyprodukowali epitaksjalne cienkie warstwy helimagnesu MnAu działającego w temperaturze pokojowej2 i zademonstrował przełączanie chiralności (prawo- i lewoskrętnej spirali) przez impulsy prądu elektrycznego pod wpływem pól magnetycznych. Co więcej, wyprodukowali urządzenie dwuwarstwowe składające się z MnAu2 i Pt (platyny) i wykazali, że pamięć chiralności można odczytać jako zmianę rezystancji, nawet bez pól magnetycznych.
Przyszłe implikacje
„Odkryliśmy potencjalne możliwości pamięci chiralności w magnesach spiralnych w urządzeniach pamięci nowej generacji; może oferować bity pamięci o dużej gęstości, nieulotnej i bardzo stabilnej” – dodaje Masuda. „Miejmy nadzieję, że doprowadzi to do powstania przyszłych urządzeń pamięci masowej o ultrawysokiej gęstości informacji i wysokiej niezawodności”.
Odniesienie: „Przełączanie i wykrywanie chiralności w temperaturze pokojowej w helimagnetycznej cienkiej warstwie MnAu2” Hidetoshi Masuda, Takeshi Seki, Jun-ichiro Ohe, Yoichi Nii, Hiroto Masuda, Koki Takanashi i Yoshinori Onose, 7 marca 2024 r., Komunikacja przyrodnicza.
DOI: 10.1038/s41467-024-46326-4
