La memoria e la sicurezza digitali potrebbero essere trasformate secondo nuove ricerche, che ha per la prima volta dimostrato che gli antiferromagneti possono essere facilmente controllati e letti invertendo la direzione delle correnti elettriche ordinarie a velocità super veloce.

Fisici dell'Università di Nottingham, hanno pubblicato nuove ricerche sulla prestigiosa rivista accademica Nanotecnologia della natura che mostra come l'"ordine magnetico" di questi antiferromagneti possa essere efficacemente controllato per creare un dispositivo di memoria potenzialmente un 1, 000 volte più veloce delle tecnologie attuali:una scoperta che potrebbe trasformare la memoria digitale, rendere i dispositivi più piccoli, più veloce, più sicuro ed efficiente dal punto di vista energetico.

Il ricercatore capo Dr. Peter Wadley, della Scuola di Fisica e Astronomia dell'Università di Nottingham ha dichiarato:"Recentemente a Nottingham abbiamo mostrato per la prima volta che gli antiferromagneti possono essere facilmente controllati e letti utilizzando correnti elettriche ordinarie, e così facendo ha dimostrato il primo dispositivo di memoria completamente antiferromagnetico. Questa ricerca fa un ulteriore passo avanti e mostra un modo ancora più efficiente di controllarli con meno contatti elettrici. L'uso di antiferromagneti nella spintronica non è un cambiamento incrementale rispetto agli approcci precedenti, ma è davvero un gioco completamente diverso. Questo potrebbe essere estremamente significativo in quanto gli antiferromagneti hanno un intrigante insieme di proprietà, compreso un limite teorico di velocità di commutazione circa 1000 volte più veloce delle migliori tecnologie di memoria attuali."

Questa nuova forma di memoria potrebbe essere estremamente utile nell'elettronica moderna. Gli antiferromagneti non producono campi magnetici, il che significa che i singoli elementi possono essere imballati più da vicino, portando a una maggiore densità di stoccaggio. La memoria antiferromagnetica è inoltre insensibile ai campi magnetici e alle radiazioni rendendola particolarmente adatta a mercati di nicchia, come l'elettronica satellitare e aeronautica.

Spiegare il magnetismo

I materiali magnetici sono tecnologicamente importanti da secoli, dalla bussola ai moderni hard disk. Tuttavia quasi tutti questi materiali sono appartenuti a un tipo di ordine magnetico:il ferromagnetismo. Questo è il tipo di magnete che tutti conosciamo, dai magneti per il frigorifero ai motori delle lavatrici e ai dischi rigidi dei computer. Producono un campo magnetico esterno che possiamo "sentire" perché tutti i piccoli momenti magnetici atomici che li costituiscono amano allinearsi nella stessa direzione. È questo campo che fa attaccare i magneti del frigorifero e che a volte vediamo mappato con limatura di ferro.

Poiché mancano di un campo magnetico esterno, gli antiferromagneti sono difficili da rilevare e fino ad ora difficili da controllare. Per questo motivo non hanno trovato quasi nessuna applicazione. Gli antiferromagneti non producono alcun campo magnetico esterno perché tutti i piccoli momenti atomici costituenti vicini puntano in direzioni esattamente opposte l'uno dall'altro. Così facendo si annullano a vicenda e non si produce alcun campo magnetico esterno:non si attaccano ai frigoriferi né deviano l'ago di una bussola.

Ma gli antiferromagneti sono magneticamente più robusti e quando si cambia un antiferromagnete può succedere circa 1000 volte più velocemente di un ferromagnete. Questo potrebbe creare una memoria del computer che funziona molto più velocemente dell'attuale tecnologia di memoria.

Come hanno fatto?

Utilizzando una struttura cristallina molto specifica, CuMnAs, cresciuto nel vuoto quasi completo, strato atomico per strato atomico:il team di ricerca ha dimostrato che l'allineamento dei "momenti magnetici" di alcuni tipi di antiferromagneti può essere controllato con impulsi elettrici attraverso il materiale.

Il Dr. Wadley continua:"Se sei in grado di controllare gli antiferromagneti, si muovono molto rapidamente. Abbiamo appena dimostrato il controllo con impulsi laser a picosecondi singoli, che li colloca nel regime Terahertz (~1000 volte più veloce dei migliori ricordi commerciali). Abbiamo anche dimostrato mezzi elettrici efficienti per controllarli a temperatura ambiente utilizzando correnti dello stesso ordine dei dispositivi di memoria commerciali. Ciò significa che potremmo non essere così lontani dall'applicazione commerciale e ha portato a un enorme interesse nel campo della ricerca negli ultimi 2 anni".

Impatto sulla società

Se tutto questo potenziale potesse essere realizzato, la memoria antiferromagnetica sarebbe un ottimo candidato per una cosiddetta "memoria universale", sostituendo tutte le altre forme di memoria nell'informatica, e trasformare i nostri dispositivi elettronici.

Il Dr. Wadley conclude:"Con la capacità di controllare gli antiferromagneti siamo più vicini che mai alla possibilità di applicarlo commercialmente. Gli antiferromagnetici hanno il potenziale per competere con altre forme di memoria che porterebbero a una riprogettazione dell'architettura informatica, enormi aumenti di velocità e risparmio energetico. La potenza di calcolo aggiuntiva potrebbe avere un grande impatto sociale in molte aree, compreso il calcolo di aree pesanti come la ricerca sul cancro e la ricerca sulle malattie degenerative".