Ricercatori del Dipartimento di Fisica, Università di Jyväskylä, Finlandia, hanno creato una teoria che predice le proprietà dei nanomagneti manipolati con correnti elettriche. Questa teoria è utile per le future tecnologie quantistiche. La ricerca è stata pubblicata su Lettere di revisione fisica .
Come rendere più veloci le memorie magnetiche?
Nei dischi rigidi dei computer le informazioni sono memorizzate negli stati magnetici di piccoli nanomagneti come zeri e uno. "Zero" è quindi codificato come magnetizzazione sud-nord, e "uno" come magnetizzazione "nord-sud". Scrivere informazioni richiede quindi di trasformare la magnetizzazione, mentre leggerlo significa scoprire lo stato di magnetizzazione. La velocità dei dischi rigidi dipende quindi dalla velocità con cui questi processi possono essere realizzati. Il processo di lettura si basa su correnti elettriche e quindi può essere reso veloce. D'altra parte, la scrittura di solito deve essere effettuata tramite campi magnetici, che è molto più lento. Per oltre 20 anni i fisici hanno conosciuto un processo, coppia di trasferimento di rotazione, con cui si potrebbe realizzare anche la scrittura con l'ausilio della corrente elettrica. Il problema che ne ostacola l'uso nei prodotti commerciali è il riscaldamento che questo processo provoca. A causa di questo riscaldamento, il processo è più soggetto a errori. La commutazione dello stato di magnetizzazione è un processo stocastico, il che significa che il risultato finale non è certo. Il problema diventa più difficile all'aumentare della temperatura.
Precessione casuale di magnetizzazione
I ricercatori sono riusciti a sviluppare una teoria con cui valutare la probabilità dei cambiamenti nella magnetizzazione in situazioni in cui è manipolata dalla corrente elettrica. La stessa teoria fornisce la probabilità del processo reciproco, pompaggio di rotazione, dove il movimento della magnetizzazione pompa corrente nel circuito. Quest'ultimo processo viene utilizzato per la generazione di radiofrequenze, ed è anche stocastico, il che significa che la corrente pompata ha fluttuazioni casuali, rumore. In particolare, i ricercatori sono riusciti a scoprire come si comporta questo rumore nel limite quantistico della precessione di magnetizzazione, dove la frequenza di precessione è grande. Il lavoro precedente si era concentrato sulle basse frequenze. Perciò, questo lavoro sarà particolarmente utile per le tecnologie quantistiche basate sul magnetismo.
Il risultato è molto generale e semplice, ma trovarlo ha richiesto l'uso di complicati strumenti teorici. "Trovare il risultato ha richiesto molte riflessioni e derivazioni, ma sono molto contento del risultato", racconta il ricercatore post-dottorato Pauli Virtanen, ora alla Scuola Normale Superiore, Pisa, che si è occupato del calcolo dettagliato. Professor Tero Heikkilä, che ha fornito l'idea dell'opera, continua:"Questo tipo di calcolo richiede molta profonda intuizione. Ora il nostro risultato può essere generalizzato a strutture magnetiche più complesse."
