Un team di ricerca presso il National Institute for Materials Science (NIMS) Materials Nanoarchitectonics (MANA) e la Tokyo University of Science, Giappone, sviluppato congiuntamente un dispositivo in grado di controllare il magnetismo a un livello di corrente inferiore rispetto ai dispositivi spintronici convenzionali. Il nuovo dispositivo è stato fabbricato combinando un elettrolita solido con un materiale magnetico, e consentire l'inserimento/rimozione di ioni nel/dal materiale magnetico mediante l'applicazione di tensione.

Un gruppo di ricerca del Centro internazionale per la nanoarchitettura dei materiali (MANA), composto dal borsista post-dottorato Takashi Tsuchiya (attualmente alla Tokyo University of Science), capogruppo Kazuya Terabe, e il regista Masakazu Aono, sviluppato un dispositivo in grado di controllare il magnetismo a un livello di corrente inferiore rispetto ai dispositivi spintronici convenzionali, con il docente Tohru Higuchi alla Tokyo University of Science. Il nuovo dispositivo è stato fabbricato combinando un elettrolita solido con un materiale magnetico, e consentire l'inserimento/rimozione di ioni nel/dal materiale magnetico mediante l'applicazione di tensione. Poiché il dispositivo ha una struttura semplice ed è in grado di offrire un'elevata integrazione, può portare allo sviluppo di dispositivi di memoria ad alta densità e capacità totalmente nuovi con un basso consumo energetico.

I dispositivi di registrazione (memoria) ad alta densità e ad alta capacità per l'archiviazione di una grande quantità di dati sono diventati importanti a causa dell'odierna esplosione di informazioni. dispositivi spintronici, che utilizzano le caratteristiche sia della carica che dello spin degli elettroni per registrare informazioni, stanno attirando molta attenzione come un tipo di dispositivo di memoria. Però, è stato evidenziato che gli elementi spintronici sono difficili da usare in alta integrazione a causa delle loro strutture complesse e richiedono un alto livello di corrente di scrittura.

Utilizzando un elettrolita solido conduttore di ioni di litio, il gruppo di ricerca ha inserito/rimosso ioni di litio nel/dal materiale magnetico Fe3O4 per modificare la densità del vettore elettronico e la struttura elettronica del materiale magnetico. Facendo così, il gruppo di ricerca ha messo a punto con successo le proprietà magnetiche, tra cui la magnetoresistenza e la magnetizzazione. La tecnica sviluppata in questo studio, che sfrutta il moto ionico, consente ai dispositivi spintronici di controllare il magnetismo a un livello di corrente inferiore rispetto ai dispositivi convenzionali, permette loro di avere una struttura semplice, e li rende capaci di alta integrazione. Per di più, l'intero dispositivo è realizzato con materiali solidi, evitando che si verifichino perdite di liquido. A causa di queste caratteristiche vantaggiose, questa tecnica dovrebbe consentire lo sviluppo di dispositivi di memoria ad alta densità ad alta capacità con un basso consumo energetico, utilizzando processi a semiconduttore convenzionali.

Sulla base di questi risultati, il gruppo di ricerca farà ulteriori progressi nello sviluppo di tecniche di microfabbricazione per ottenere un'elevata integrazione, e condurre esperimenti dimostrativi che mirano ad applicare questa tecnica a dispositivi di memoria ad alta densità ad alta capacità.

Questo studio è stato pubblicato nella versione online di ACS Nano il 6 gennaio, 2016 (ora del Giappone).