Conforme o big data e os aplicativos em nuvem prosperam, um dos grandes desafios da computação do futuro é encontrar métodos eficientes de energia para armazenamento de dados.

O material magnético é comumente usado para armazenamento de dados - pense em fitas magnéticas no verso de um cartão de crédito - e a capacidade de inverter a "polaridade" (direção da magnetização) de partículas magnéticas que são retidas por longos períodos de tempo sem a necessidade de energia é essencial para a memória magnética não volátil.

Um grupo de pesquisadores da Escola de Engenharia da Virginia Commonwealth University desenvolveu um processo para provocar essa inversão da "polaridade" magnética. O método do grupo oferece uma redução significativa na energia necessária para armazenamento de big data e memória em nuvem.

"Quando você olha para a redução de energia que isso proporciona, é uma grande mudança, "disse Jayasimha Atulasimha, Ph.D., Professor associado da Qimonda no Departamento de Engenharia Mecânica e Nuclear. "Isso tem o potencial de reduzir significativamente o consumo de energia na troca de dispositivos de memória magnética não volátil."

O sistema que Atulasimha e os candidatos ao doutorado Dhritiman Bhattacharya e Md Mamun Al-Rashid projetaram usa um campo elétrico para inverter a direção dos skyrmions magnéticos. Um skyrmion magnético é um estado magnético caracterizado por um núcleo que aponta para cima ou para baixo, e gira progressivamente de seu centro para sua periferia.

Bhattacharya descobriu que apenas um campo elétrico poderia provocar uma mudança na magnetização do núcleo. Usando um campo elétrico, em vez de corrente ou campo magnético, apresenta a possibilidade de memória magnética com maior eficiência energética para computação.

"O empolgante sobre esse tipo de codificação magnética é que leva apenas uma pequena quantidade de energia para girar e, uma vez que você tenha a direção que deseja, pode ficar lá por muito tempo. Nenhuma energia adicional é necessária, "Bhattacharya disse.

Al-Rashid comparou as descobertas de Bhattacharya de forma independente.

"Ficamos surpresos com os primeiros resultados de que um campo elétrico sozinho poderia reverter o núcleo do skyrmion, mas agora entendemos por que isso acontece, "disse Al-Rashid.

Na próxima fase da pesquisa do grupo, eles vão investigar como esse processo funciona na presença de ruído térmico à temperatura ambiente. Eles também determinarão o quão controlado é o processo para avaliar se as polaridades podem ser invertidas todas as vezes na presença de tais distúrbios.

Além da economia de energia para armazenamento de big data, esta tecnologia pode ter aplicações em dispositivos incorporados ao corpo para que possam funcionar com substituições de bateria menos frequentes. Também pode fornecer uma ferramenta para uma lógica mais sofisticada no processamento e recuperação de dados.

"No momento, temos uma ideia apoiada por simulações rigorosas, "Atulasimha disse." Esperamos estudar este sistema mais extensivamente, bem como trabalhar em colaboração com outros grupos experimentais para estabelecer uma prova de conceito sólida, na esperança de que essa ideia seja aplicada em uma dessas áreas. "