I ricercatori dell'Università di Tokyo hanno creato un componente elettronico che dimostra funzioni e abilità importanti per le future generazioni di logica computazionale e dispositivi di memoria. È tra uno e due ordini di grandezza più efficiente dal punto di vista energetico rispetto ai precedenti tentativi di creare un componente con lo stesso tipo di comportamento. Questo potrebbe avere applicazioni nel campo emergente della spintronica.

Spintronics esplora la possibilità di alte prestazioni, componenti a basso consumo per logica e memoria. Si basa sull'idea di codificare le informazioni nello spin di un elettrone, una proprietà relativa al momento angolare, piuttosto che usare pacchetti di elettroni per rappresentare i bit.

Una delle chiavi per sbloccare il potenziale della spintronica risiede nella capacità di magnetizzare i materiali in modo rapido ed efficiente. Il professor Masaaki Tanaka dell'Università di Tokyo e colleghi hanno compiuto un importante passo avanti in questo settore. Il team ha creato un componente, un sottile film di materiale ferromagnetico, la cui magnetizzazione può essere completamente invertita con l'applicazione di densità di corrente molto piccole. Questi sono tra uno e due ordini di grandezza inferiori alle densità attuali richieste dalle tecniche precedenti, quindi questo dispositivo è molto più efficiente.

"Stiamo cercando di risolvere il problema del grande consumo energetico richiesto per l'inversione della magnetizzazione nei dispositivi di memoria magnetica, " ha detto Tanaka. "Il nostro materiale semiconduttore ferromagnetico - arseniuro di manganese di gallio (GaMnAs) - è l'ideale per questo compito, in quanto è un monocristallo di alta qualità. Film meno ordinati hanno una tendenza indesiderabile a capovolgere gli spin degli elettroni. Questo è simile alla resistenza nei materiali elettronici ed è il tipo di inefficienza che cerchiamo di ridurre".

Il film GaMnAs utilizzato dal team per il loro esperimento è speciale anche in un altro modo. È particolarmente sottile grazie a un processo di fabbricazione noto come epitassia a fascio molecolare. Con questo metodo i dispositivi possono essere costruiti in modo più semplice rispetto ad altri esperimenti analoghi che cercano di utilizzare più strati anziché film sottili a strato singolo.

"Non ci aspettavamo che la magnetizzazione potesse essere invertita in questo materiale con una densità di corrente così bassa; siamo rimasti molto sorpresi quando abbiamo scoperto questo fenomeno, " conclude Tanaka. "Il nostro studio promuoverà la ricerca sullo sviluppo di materiali per un'inversione della magnetizzazione più efficiente. E questo a sua volta aiuterà i ricercatori a realizzare sviluppi promettenti nella spintronica".

Lo studio è riportato in Comunicazioni sulla natura .