Tra le principali lamentele per smartphone, laptop e altri utenti di elettronica a batteria è che la durata della batteria è troppo breve e, in alcuni casi, che i dispositivi generano calore. Ora, un gruppo di fisici guidati da Deepak K. Singh, professore associato di fisica e astronomia presso l'Università del Missouri, ha sviluppato un materiale per dispositivi in ​​grado di affrontare entrambi i problemi. Il team ha richiesto un brevetto per un materiale magnetico che impiega una struttura unica:un reticolo "a nido d'ape" che mostra proprietà elettroniche distintive.

"Diodi e amplificatori a semiconduttore, che spesso sono fatti di silicio o germanio, sono elementi chiave nei moderni dispositivi elettronici, " disse Singh, che ricopre anche il ruolo di investigatore principale del laboratorio di ricerca sul magnetismo e la superconduttività della MU. "Un diodo normalmente conduce corrente e tensione attraverso il dispositivo lungo una sola direzione di polarizzazione, ma quando la tensione è invertita, la corrente si ferma. Questo processo di commutazione costa energia significativa a causa della dissipazione, o l'esaurimento della fonte di energia, influenzando così la durata della batteria. Sostituendo il semiconduttore con un sistema magnetico, credevamo di poter creare un dispositivo energeticamente efficiente che consumasse molta meno energia con funzionalità avanzate."

Il team di Singh ha sviluppato un'immagine bidimensionale, materiale nanostrutturato creato depositando una lega magnetica, o permalloy, sulla sagoma strutturata a nido d'ape di una superficie in silicone. Il nuovo materiale conduce corrente unidirezionale, o correnti che scorrono solo in una direzione. Il materiale ha anche una potenza dissipativa significativamente inferiore rispetto a un diodo a semiconduttore, che è normalmente incluso nei dispositivi elettronici.

Il diodo magnetico apre la strada a nuovi transistor magnetici e amplificatori che dissipano pochissima potenza, aumentando così l'efficienza della fonte di alimentazione. Ciò potrebbe significare che i progettisti potrebbero aumentare la durata delle batterie di oltre cento volte. Una minore potenza dissipativa nei processori dei computer potrebbe anche ridurre il calore generato nelle CPU di laptop o desktop.

"Sebbene siano necessari più lavori per sviluppare il prodotto finale, il dispositivo potrebbe significare che una normale carica di 5 ore potrebbe aumentare a più di una carica di 500 ore, " Ha detto Singh. "Il dispositivo potrebbe anche fungere da 'interruttore on/off' per altri componenti periferici come telecamere a circuito chiuso o attenuatori di radiofrequenza, che riduce la potenza che scorre attraverso un dispositivo. Abbiamo richiesto un brevetto negli Stati Uniti e abbiamo iniziato il processo di incorporazione di una società spin-off per aiutarci a portare il dispositivo sul mercato".

La società startup proposta associata a questa ricerca, mette in evidenza l'impatto dell'università sugli sforzi di sviluppo economico dello stato, compresa la commercializzazione della ricerca condotta a Mizzou, sviluppo della forza lavoro e crescita del lavoro, miglioramento della qualità della vita dei residenti, e attrarre corporazioni e imprese nello stato. Le aziende che commercializzano le tecnologie MU si sono assicurate centinaia di milioni di dollari in investimenti e sovvenzioni per far avanzare i loro sforzi di commercializzazione. Nel 2017, l'Office of Technology Management and Industry Relations ha riferito che 31 brevetti statunitensi sono stati rilasciati ai membri della comunità MU.

Gli studi, "Comportamento del diodo magnetico a temperatura ambiente in favi 2D" e "Spin solido contro stato ordinato di carica magnetica nel reticolo a nido d'ape artificiale di elementi collegati, " sono stati pubblicati in Materiali elettronici avanzati e Scienze avanzate , rispettivamente.