I ricercatori del MIPT hanno collaborato con i collaboratori per una dimostrazione di successo della memoria ad accesso casuale magnetoelettrico (MELRAM). Una transizione alla memoria magnetoelettrica potrebbe consentire notevoli risparmi energetici, così come l'avvio istantaneo dei dispositivi. Il loro articolo è stato pubblicato in Lettere di fisica applicata .

Memoria ad accesso casuale, o RAM, è uno dei componenti principali di qualsiasi computer o smartphone. Il tipo più comune di RAM è noto come memoria ad accesso casuale dinamico, o DRAM in breve. È una memoria a semiconduttore basata su un semplice principio. Nella DRAM, ogni cella di memoria è composta da un condensatore e un transistor. Il transistor viene utilizzato per immettere corrente nel condensatore, permettendogli di essere caricato e scaricato. La carica elettrica del condensatore immagazzina informazioni binarie, che è convenzionalmente rappresentato come zero (non addebitato) e uno (addebitato).

"La tecnologia RAM sta avanzando rapidamente, con moduli di memoria sempre più veloci. Però, questo tipo di memoria ha un grosso limite che non può essere superato:la sua bassa efficienza energetica, " dice il ricercatore principale Sergei Nikitov del MIPT. "In questo documento, vi presentiamo la cella di memoria magnetoelettrica. Ridurrà il consumo energetico di lettura e scrittura dei bit di un fattore 10, 000 o più."

Una cella MELRAM è costituita da due componenti dalle notevoli proprietà. Il primo è un materiale piezoelettrico. La piezoelettricità è una proprietà di alcuni materiali che si deformano in risposta alla tensione applicata e, al contrario, generare tensione sotto stress meccanico. L'altro componente MELRAM è una struttura a strati caratterizzata da un'elevata magnetoelasticità, la dipendenza della magnetizzazione dalla deformazione elastica. Poiché la struttura è anisotropa, cioè è organizzato in modo diverso lungo diversi assi, —può essere magnetizzato lungo due direzioni che corrispondono allo zero logico e uno in codice binario. A differenza della RAM dinamica, le celle di memoria magnetoelettriche sono in grado di mantenere il loro stato:non devono essere continuamente riscritte e non perdono informazioni quando viene interrotta l'alimentazione.

"Abbiamo costruito un pezzo di prova di circa un millimetro di diametro e abbiamo dimostrato che funziona, "dice Anton Churbanov, un dottorato di ricerca studente presso il Dipartimento di Elettronica Fisica e Quantistica, MIPT. "Vale la pena notare che le strutture che abbiamo usato potrebbero servire come base per celle di memoria di dimensioni nanometriche, le cui dimensioni sono simili a quelle delle normali celle RAM."

Al centro dello studio c'è un nuovo meccanismo di lettura dei dati, fornendo un'alternativa ai sofisticati sensori di campo magnetico utilizzati nelle precedenti celle MELRAM, che non consentono un facile ridimensionamento. I ricercatori hanno trovato un modo più semplice per leggere le informazioni, che non richiede accordi così complicati. Quando viene applicata una tensione alla cella di memoria, lo strato piezoelettrico della struttura è deformato. A seconda della natura del ceppo, la magnetizzazione assume un orientamento particolare, memorizzazione delle informazioni. Il cambiamento di orientamento del campo magnetico provoca un aumento della tensione nel campione. Rilevando questa tensione, lo stato della cella di memoria può essere determinato. Ma l'operazione di lettura potrebbe influenzare la magnetizzazione; perciò, è necessario ricommettere il valore letto nella cella di memoria.

Gli autori dell'articolo affermano che la loro soluzione può essere ridimensionata senza alcun effetto negativo sulla sua efficienza. Ciò rende MELRAM promettente per le applicazioni hardware di elaborazione che richiedono un basso consumo energetico.