Finjustering af magnetisk spin for hurtigere, mindre hukommelsesenheder

I modsætning til de magnetiske materialer, der bruges til at lave en typisk hukommelsesenhed, antiferromagneter klæber ikke til dit køleskab. Det er fordi de magnetiske spins i antiferromagneter er modsat justeret og annullerer hinanden.

Forskere har længe teoretiseret, at antiferromagneter har potentiale som materialer til ultrahurtige stabile minder. Men ingen kunne finde ud af at manipulere deres magnetisering til at læse og skrive oplysninger i en hukommelsesenhed.

Nu, et team af forskere ved Berkeley Lab og UC Berkeley, der arbejder i Center for nye veje til kvantesammenhæng i materialer, et Energy Frontier Research Center finansieret af det amerikanske energiministerium, har udviklet en antiferromagnetisk switch til computerhukommelse og behandlingsapplikationer. Deres fund, offentliggjort i tidsskriftet Naturmaterialer , have konsekvenser for yderligere miniaturisering af computerenheder og personlig elektronik uden tab af ydeevne.

Ved hjælp af et fokuseret ionstråleinstrument på Berkeley Labs Molecular Foundry, forskerne - ledet af James Analytis, en fakultetsforsker i Berkeley Labs afdeling for materialevidenskab og lektor og Kittel -formand for kondenseret materiefysik ved UC Berkeley - fremstillede enheden af ​​atomtynde tynde plader af niobiumdisulfid, et overgangsmetaldichalcogenid (TMD). For at danne en antiferromagnetisk TMD, de syntetiserede lag af jernatomer mellem hvert niobiumsulfidark.

Undersøgelsesforfattere Nityan Nair og Eran Maniv opdagede, at påføring af små pulser af elektrisk strøm roterer spinnene på antiferromagneten, som igen skifter materialets modstand fra høj til lav.

Til deres overraskelse, de fandt også ud af, at "disse magnetiske spins kan vendes eller manipuleres med små påførte strømme, omkring 100 gange mindre end dem, der bruges i andre materialer med lignende respons, "sagde Analytis.

Forskerne planlægger derefter at teste forskellige antiferromagnetiske TMD'er i håb om at identificere et system, der fungerer ved stuetemperatur og dermed videreudvikle området spin-baseret elektronik eller spintronics, hvor information transporteres af elektronernes magnetiske spin.