p (Phys.org) - Pesquisadores da UCLA criaram um componente magnético em nanoescala para chips de memória de computador que podem melhorar significativamente sua eficiência energética e escalabilidade. p O design traz um novo e muito procurado tipo de memória magnética um passo mais perto de ser usado em computadores, eletrônicos móveis, como smartphones e tablets, bem como grandes sistemas de computação para big data. A estrutura assimétrica inovadora permite explorar melhor o spin e as propriedades orbitais dos elétrons, tornando-o muito mais eficiente em termos de energia do que a memória do computador atual.

p "Este trabalho provavelmente fornecerá uma abordagem poderosa para a engenharia de novos dispositivos e sistemas nanoeletrônicos, "disse Kang Wang, o professor Raytheon de Engenharia Elétrica na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da UCLA Henry Samueli e o principal investigador do estudo. "Em conjunto com os tipos relacionados de dispositivos magnéticos que estão sendo estudados por nossa equipe, representa uma tremenda oportunidade de obter memória e lógica de alto desempenho para ativação instantânea futura e eficiência energética, sistemas eletrônicos verdes. "

p A pesquisa foi publicada em 11 de maio em Nature Nanotechnology .

p Dispositivos que usam eletrônicos baseados em spin, ou "spintrônica, "consomem menos energia do que a eletrônica convencional usando spins de elétrons em vez de sua carga. Uma área quente de pesquisa dentro da spintrônica está reduzindo a necessidade de corrente elétrica usando tanto o spin quanto as propriedades orbitais dos elétrons, também chamado de "torque rotação-órbita".

p Os chips de computador baseados em spintrônica usam materiais magnéticos para aumentar a eficiência energética. O processo que permite que a memória do computador seja escrita - ou funções de computação sejam realizadas - é acionado quando a corrente elétrica "troca" a polaridade de um material magnético adjacente. Em dispositivos de torque spin-órbita existentes, este processo geralmente precisa de um campo magnético adjacente para completar totalmente a troca.

p A estrutura concebida na UCLA elimina a necessidade de um campo magnético adjacente. Os pesquisadores, em vez disso, criaram um campo magnético eficaz, variando o ângulo da estrutura em apenas alguns átomos, em uma forma semelhante a uma fatia de queijo:mais espessa em uma extremidade e inclinada para baixo para uma borda mais fina na outra extremidade. Embora a diferença de altura entre as duas extremidades seja de apenas alguns décimos de nanômetro - ou alguns bilionésimos de metro - ao longo do comprimento de cada dispositivo, a nova configuração gera um torque de rotação-órbita adicional significativo, que poderia usar potencialmente um centésimo da quantidade de energia usada pelos chips nos eletrônicos de consumo atuais.

p Os pesquisadores observaram o efeito de comutação livre de campo magnético em vários experimentos, mas o mecanismo que permite que a geometria assimétrica melhore a comutação magnética ainda está sob investigação.

p "Este é um primeiro passo promissor, oferecendo um caminho potencial para a engenharia de novas células de memória de torque spin-órbita, ao mesmo tempo que oferece novos insights sobre sua física, "disse Pedram Khalili, o co-investigador principal do estudo e um professor adjunto assistente de engenharia elétrica. "Mais trabalho é necessário para desenvolver uma compreensão microscópica mais detalhada das novas observações e avaliar melhor sua aplicação e potencial de escala."