Hurtigere magnetisk switch med lavere energiforbrug udviklet

Magnetiske materialer er allestedsnærværende i det moderne samfund, findes i næsten alle de teknologiske enheder, vi bruger hver dag. I særdeleshed, personlig elektronik som smartphones/ure, tabletter, og stationære computere er alle afhængige af magnetisk materiale til at gemme oplysninger. Information i moderne enheder gemmes i lange kæder på 1'er og 0'er, i det binære talssystem, der bruges som computers sprog.

"Hvis du forestiller dig en stangmagnet, det samme som mange af os legede med som barn (og måske stadig gør), du husker måske, at de var mærket med en "nord" side og en "syd" side (eller havde to forskellige farver i hver ende). Hvis to magneter blev bragt ved siden af ​​hinanden, de samme sider ville frastøde, og de modsatte sider ville tiltrække - to adskilte halvdele, som let kan identificeres. På denne måde, en "1" og en "0" kan tildeles en magnet orientering, så en lang magnetkæde kan arrangeres i en computer til lagring af data, "forklarer ICREA -forsker ved UAB Jordi Sort, en af ​​forskningskoordinatorerne.

I øjeblikket, ændring af orienteringen af ​​en magnet (hovedsagelig skrivning eller omskrivning af data) i elektronik har påberåbt sig at bruge strøm, den samme strøm nødvendig for at forsyne stikkontakterne i dit hus og oplade din telefon. Men deri ligger et problem:når du kører strøm gennem et materiale, materialet varmes op. Denne varme er en form for energi, der går tabt for miljøet, i det væsentlige spildt. Kravet om at gemme flere og flere data stiger hvert år, og nødvendiggør oprettelse af mindre og mindre enheder, hvilket eksponentielt forværrer denne varmeeffekt, fører til enorme energitab. Det er ingen overraskelse, derefter, at den offentlige og private forskning har vendt sig til at udvikle nye, energieffektive materialer og teknologier til at løse dette problem.

En mulig løsning på dette problem er at bruge magnetiske materialer, der kan stole på spænding for at omorientere magnetisk materiale, studeret inden for et forskningsområde kaldet spændingsstyret magnetisme, ved hjælp af spænding i stedet for strøm til væsentligt at reducere den energi, der er nødvendig for at ændre den magnetiske orientering. Der er flere tilgange, men en lovende og populær forskningsgren inden for området udforsker magneto-ionik, hvor ikke-magnetiske atomer bevæges ind og ud af et magnetisk materiale ved hjælp af spænding, og dermed ændre dens magnetiske egenskaber.

En nylig samarbejdsundersøgelse mellem UAB, Georgetown University, HZDR Dresden, CNM's Madrid og Barcelona, University of Grenoble, og ICN2, og offentliggjort i tidsskriftet Naturkommunikation har vist, at det er muligt at tænde og slukke magnetisme i metaller, der indeholder nitrogen (dvs. at generere eller fjerne alle magnetiske egenskaber ved dette materiale) med spænding. En simpel analogi ville være, at vi er i stand til at øge eller helt fjerne den styrke, hvormed en magnet tiltrækker, for eksempel, døren til et køleskab, simpelthen ved at tilslutte det til et batteri og anvende en bestemt spændingspolaritet. I dette projekt, kobolt-nitrid viser sig at være ikke-magnetisk alene men når nitrogen fjernes med spænding, den danner en koboltrig struktur, som er magnetisk (og omvendt). Denne proces viser sig at være gentagelig og holdbar, antyder, at et sådant system er et lovende middel til at skrive og gemme data på en cyklisk måde. Interessant nok, det er også vist, at det kræver mindre energi, og det er hurtigere end systemer, der bruger alternative ikke-magnetiske atomer, såsom ilt, øge de mulige energibesparelser.