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Le memorie non volatili, in grado di conservare le informazioni anche quando viene rimossa l'alimentazione, sono ampiamente utilizzate in computer, tablet, pen drive e molti altri dispositivi elettronici. Tra le varie tecnologie esistenti, le memorie magnetoresistive ad accesso casuale (MRAM), attualmente utilizzate solo in applicazioni specifiche, dovrebbero espandersi notevolmente sul mercato nel decennio a venire.
Le più recenti MRAM basate su meccanismi spintronici, ovvero fenomeni legati allo spin, che è una proprietà intrinseca degli elettroni e di altre particelle, possono offrire operazioni più rapide, minor consumo energetico e lunghi tempi di ritenzione, con potenziali applicazioni in dispositivi indossabili, industria automobilistica, e l'Internet delle cose, tra gli altri.
In questo contesto, il grafene e altri materiali 2D, che sono sottili come uno o pochissimi strati atomici, possono svolgere un ruolo dirompente. In effetti, le loro caratteristiche peculiari e notevoli possono fornire soluzioni alle attuali sfide tecnologiche e ai limiti delle prestazioni che impediscono un'ulteriore efficiente implementazione delle MRAM; pertanto, possono avere un forte impatto sulla progettazione di dispositivi spintronici di prossima generazione.
Il previsto miglioramento e le nuove opportunità che possono derivare dall'introduzione di materiali 2D nelle tecnologie di memoria basate sugli spin sono presentati in un articolo in prospettiva, pubblicato la scorsa settimana su Natura . Questo lavoro, guidato dall'Istituto Catalano di Nanoscienze e Nanotecnologie (ICN2) presso il campus Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) e dall'Università Nazionale di Singapore, fornisce una panoramica dello stato dell'arte del campo e delle sfide attuali essere affrontato nello sviluppo di memorie non volatili in generale, e in particolare di quelle che impiegano meccanismi spintronici come la coppia di trasferimento di spin (STT) e la coppia di spin-orbita (SOT). Gli autori discutono dei vantaggi che introduce la co-integrazione di materiali 2D in queste tecnologie, fornendo una panoramica dei miglioramenti già raggiunti e una prospettiva dei numerosi progressi che ulteriori ricerche possono produrre. Viene inoltre tracciata una possibile sequenza temporale di avanzamento durante il prossimo decennio.
"Come ampiamente discusso nell'articolo", commenta il professore dell'ICREA Stephan Roche, capogruppo dell'ICN2 e leader del Graphene Flagship Work Package dedicato alla spintronica, "le proprietà fondamentali dei materiali 2D come interfacce atomicamente lisce, ridotta mescolanza di materiali, cristalli le simmetrie e gli effetti di prossimità sono i fattori determinanti per possibili miglioramenti dirompenti per le MRAM basate sugli spin. Queste stanno emergendo come tecnologie abilitanti chiave a bassa potenza e si prevede che si diffonderanno su grandi mercati, dalle memorie incorporate all'Internet delle cose."
Questa ricerca è stata coordinata dai capigruppo ICN2 e dai professori ICREA Prof. Stephan Roche e Prof. Sergio O. Valenzuela, e dal Prof. Hyunsoo Yang della National University of Singapore. It was carried out by a collaboration of various members of the Graphene Flagship project consortium, including various institutes of the Centre national de la recherche scientifique (CNRS, France), Imec (Belgium), Thales Research and Technology (France), and the French Atomic Energy Commission (CEA), as well as key industries such as Samsung Electronics (South Korea) and Global Foundries (Singapore), which bring the vision of future market integration.
"It is impressive to observe the scientific results achieved by the spintronics work package and the technology activities carried out in the Imec environment, together with SMEs (Singulus Technologies, GRAPHENEA), which pave the way towards future impact on market applications," states Prof. Jari Kinaret, Director of the Graphene Flagship. "There are still challenges to be overcome to fully deploy the potential of 2D materials in real-life applications, but the expected industrial and economic benefits are very high."
"Funding efforts made by the European Commission to support the Graphene Flagship activities could position Europe at the lead of innovation spintronic technologies in a decade timescale," adds Prof. Andrea Ferrari, Science and Technology Officer of the Graphene Flagship. + Esplora ulteriormente
