Ricercatori dell'UAB, in collaborazione con l'ICN2, hanno sviluppato un materiale nanoporoso basato su una lega di rame e nichel, con una struttura simile a quella di una spugna con pori della grandezza di un milionesimo di millimetro, che consente di gestire e memorizzare le informazioni utilizzando pochissima energia. Queste nanospugne potrebbero essere la base di nuove memorie magnetiche per computer e telefoni cellulari con una maggiore efficienza energetica rispetto a quelle attualmente esistenti.

Al fine di memorizzare informazioni nelle memorie magnetiche convenzionali dei dispositivi elettronici, i piccoli domini magnetici dei materiali funzionano puntando verso l'alto o verso il basso in base ai campi magnetici. Per generare questi campi è necessario produrre correnti elettriche, ma queste correnti riscaldano i materiali e una grande quantità di energia viene spesa per raffreddarli. Praticamente il 40 percento dell'energia elettrica che entra nei computer (o nei server "Big Data") si dissipa sotto forma di calore.

Nel 2007, Scienziati francesi hanno osservato che quando i materiali magnetici vengono inseriti in strati ultrasottili e viene applicata la tensione, la quantità di corrente e di energia necessaria per puntare i domini magnetici è stata ridotta del 4%. Però, questa leggera riduzione non era abbastanza significativa da essere applicata ai dispositivi.

Un gruppo di ricerca diretto da Jordi Sort, Ricercatore ICREA e docente del Dipartimento di Fisica dell'Universitat Autònoma de Barcelona, con la collaborazione dell'Istituto Catalano di Nanoscienze e Nanotecnologie (ICN2), ha cercato una soluzione basata sulle proprietà magnetiche di un nuovo materiale nanoporoso che potrebbe aumentare questa superficie. Il nuovo materiale, che è descritto questa settimana nella rivista Advanced Functional Materials, consiste in film nanoporosi di rame e leghe di nichel, organizzato in modo che l'interno formi superfici e fori simili a quelli dell'interno di una spugna, ma con una separazione tra i pori di soli 5 o 10 nanometri. In altre parole, le pareti dei pori contengono spazio sufficiente solo per poche dozzine di atomi.

"Ci sono molti ricercatori che applicano materiali nanoporosi per migliorare i processi fisico-chimici, come nello sviluppo di nuovi sensori, ma abbiamo studiato cosa questi materiali potrebbero fornire all'elettromagnetismo, " Spiega Jordi Sort. "I nanopori che si trovano all'interno dei materiali nanoporosi offrono una grande quantità di superficie. Con questa vasta superficie concentrata in uno spazio ridottissimo possiamo applicare la tensione di una batteria e ridurre enormemente l'energia necessaria per orientare i domini magnetici e registrare i dati. Questo rappresenta un nuovo paradigma nel risparmio energetico dei computer e nell'elaborazione e gestione dei dati magnetici in generale, "dice Jordi Sort.

I ricercatori UAB hanno costruito i primi prototipi di memorie magnetiche nanoporose a base di leghe di rame e nichel (CuNi) e hanno raggiunto risultati molto soddisfacenti, con una riduzione del 35 per cento della coercitività magnetica, una grandezza correlata al consumo energetico necessario per riorientare i domini magnetici e registrare i dati.

In questi primi prototipi, i ricercatori hanno applicato la tensione utilizzando elettroliti liquidi, ma ora stanno lavorando su materiali solidi che potrebbero aiutare a implementare i dispositivi sul mercato. Secondo Jordi Sort, "Implementare questo materiale nelle memorie di computer e dispositivi mobili può offrire molti vantaggi, principalmente nel risparmio energetico diretto per i computer e nel notevole aumento dell'autonomia dei dispositivi mobili”.

Lo sviluppo di nuovi dispositivi nanoelettronici con una migliore efficienza energetica è una delle linee strategiche incluse nel programma Horizon 2020 dell'Unione Europea. Secondo alcune stime, se la corrente elettrica è completamente sostituita dalla tensione nei sistemi di elaborazione dati, i costi energetici possono essere ridotti di un fattore 1/500. Infatti, i server informatici di grandi aziende come Google e Facebook si trovano sott'acqua, o nei paesi nordici in cui le temperature sono molto basse, con l'obiettivo di ridurre il riscaldamento e il consumo di energia.