I dettagli delle loro scoperte sono stati pubblicati sulla rivista Nature Communications il 7 marzo 2024.

I dispositivi spintronici, rappresentati dalla memoria ad accesso casuale magnetico (MRAM), utilizzano la direzione di magnetizzazione dei materiali ferromagnetici per memorizzare informazioni. A causa della loro non volatilità e del basso consumo energetico, i dispositivi spintronici svolgeranno probabilmente un ruolo fondamentale nei futuri componenti di archiviazione delle informazioni.

Tuttavia, i dispositivi spintronici basati su ferromagneti presentano una potenziale trappola. I ferromagneti generano campi magnetici attorno a loro, che influenzano i ferromagneti vicini. In un dispositivo magnetico integrato, ciò provoca una diafonia tra i bit magnetici, che limiterà la densità della memoria magnetica.

Il gruppo di ricerca, che comprendeva Hidetoshi Masuda, Takeshi Seki, Yoshinori Onose e altri dell'Istituto per la ricerca sui materiali dell'Università di Tohoku e Jun-ichiro Ohe dell'Università di Toho, ha dimostrato che materiali magnetici chiamati magneti elicoidali possono essere utilizzati per un dispositivo di memoria magnetica, che dovrebbe risolvere il problema del campo magnetico.

Nei magneti elicoidali le direzioni dei momenti magnetici atomici sono ordinate a spirale. La mano destra o sinistra della spirale, chiamata chiralità, potrebbe essere utilizzata per memorizzare le informazioni. I campi magnetici indotti da ciascun momento magnetico atomico si annullano a vicenda, quindi i magneti elicoidali non generano alcun campo magnetico macroscopico. "I dispositivi di memoria basati sulla manualità degli elimagneti, liberi dalla diafonia tra i bit, potrebbero aprire un nuovo percorso per migliorare la densità della memoria", afferma Masuda.

Il gruppo di ricerca ha dimostrato che la memoria della chiralità può essere scritta e letta a temperatura ambiente. Hanno fabbricato film sottili epitassiali di un elimagnete a temperatura ambiente MnAu₂ e ha dimostrato la commutazione della chiralità (destroricità e mancininità della spirale) mediante impulsi di corrente elettrica sotto campi magnetici. Inoltre, hanno fabbricato un dispositivo a doppio strato composto da MnAu₂ e Pt (platino) e hanno dimostrato che la memoria della chiralità può essere letta come un cambiamento di resistenza, anche senza campi magnetici.

"Abbiamo scoperto la potenziale capacità della memoria chirale nei magneti elicoidali per i dispositivi di memoria di prossima generazione; potrebbe offrire bit di memoria ad alta densità, non volatili e altamente stabili", aggiunge Masuda. "Si spera che questo porti a futuri dispositivi di archiviazione con una densità di informazioni ultraelevata e un'elevata affidabilità."