(Phys.org)—Nel 2015, scienziati hanno scoperto un nuovo effetto di magnetoresistenza, ovvero, un nuovo modo in cui la magnetizzazione influisce sulla resistenza elettrica di un materiale, ma non aveva ancora trovato un'applicazione promettente per la scoperta, al di là delle tecnologie esistenti. Ora in un nuovo giornale, gli stessi ricercatori hanno dimostrato che l'effetto può essere utilizzato per progettare ricordi con quattro stati magnetici stabili distinti, consentendo alle memorie di memorizzare quattro bit di informazione in un'unica struttura magnetica.

I ricercatori, Can Onur Avci et al., al MIT e all'ETH di Zurigo, hanno pubblicato un articolo sul nuovo concetto di memoria in un recente numero di Lettere di fisica applicata .

"Con qualche dispositivo e ottimizzazione strutturale, la densità di bit dei dispositivi di memoria ad accesso casuale esistenti può essere aumentata da diversi fattori, con possibilità di funzionamento completamente elettrico, " Ha detto Avci Phys.org .

Gli effetti di magnetoresistenza risalgono al 1850 circa, quando Lord Kelvin dimostrò che l'applicazione di un campo magnetico a un oggetto metallico aumenta la resistenza elettrica dell'oggetto in una direzione e la diminuisce nella direzione perpendicolare. Da allora, sono stati scoperti diversi altri tipi di magnetoresistenza. Soprattutto, Albert Fert e Peter Grünberg hanno vinto il Premio Nobel per la Fisica nel 2007 per la scoperta della magnetoresistenza gigante, che viene utilizzato per realizzare sensori di campo magnetico che si trovano in molti dei dischi rigidi dei computer di oggi.

Nel 2015, gli scienziati hanno scoperto il nuovissimo effetto di magnetoresistenza, chiamata magnetoresistenza di Hall di spin unidirezionale. Questo effetto differisce da altri tipi di magnetoresistenza in quanto la variazione di resistenza dipende dalla direzione della magnetizzazione o della corrente elettrica. Come spiegano gli scienziati, questo effetto dipendente dalla direzione si verifica perché gli elettroni spin polarizzati creati dall'effetto Hall di spin in uno strato non magnetico vengono deviati in direzioni opposte dalla magnetizzazione dello strato magnetico adiacente.

In precedenza, questo nuovo effetto è stato dimostrato in strutture a due strati costituite da uno strato non magnetico e uno magnetico. Ma aggiungendo un altro strato magnetico, i ricercatori hanno ottenuto un grande potenziale vantaggio per i ricordi:la capacità di distinguere tra non solo due, ma quattro stati magnetici. Altri tipi di effetti di magnetoresistenza sono sensibili solo all'orientamento relativo delle magnetizzazioni (parallelo o antiparallelo), sebbene sia possibile avere quattro stati magnetici distinti. Poiché il nuovo effetto è sensibile alla direzione di magnetizzazione dei singoli strati, può distinguere tra tutti e quattro gli stati.

I ricercatori hanno quindi dimostrato quattro distinti livelli di resistenza corrispondenti ai quattro diversi stati magnetici nel loro dispositivo a tre strati. Hanno dimostrato che i quattro livelli di resistenza possono essere letti da una semplice misurazione elettrica, aprendo la strada allo sviluppo di un dispositivo di memoria multi-bit per cella completamente elettrico.

I ricercatori si aspettano che sarà possibile aumentare questo dispositivo di memoria a densità di bit più elevate aggiungendo più livelli, che potrebbe realisticamente consentire otto diversi stati di magnetizzazione, ognuno con il proprio livello di resistenza unico. Nel futuro, i ricercatori hanno anche in programma di cercare materiali che mostrino un effetto magnetoresistenza di Hall di spin unidirezionale più ampio, che migliorerebbero ulteriormente le prestazioni di questi dispositivi di memoria.

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