As memórias não voláteis – que são capazes de reter informações mesmo quando a energia é desligada – são amplamente empregadas em computadores, tablets, pen drives e muitos outros dispositivos eletrônicos. Entre as várias tecnologias existentes, espera-se que as memórias magnetoresistivas de acesso aleatório (MRAM), atualmente usadas apenas em aplicações específicas, se expandam consideravelmente no mercado na próxima década.
As mais novas MRAMs baseadas em mecanismos spintrônicos – ou seja, fenômenos relacionados ao spin, que é uma propriedade intrínseca de elétrons e outras partículas – podem oferecer operações mais rápidas, menor consumo de energia e longo tempo de retenção, com potenciais aplicações em dispositivos vestíveis, indústria automotiva, e Internet das Coisas, entre outros.

Nesse contexto, o grafeno e outros materiais 2D, que são tão finos quanto uma ou poucas camadas atômicas, podem desempenhar um papel disruptivo. De fato, suas características peculiares e notáveis ​​podem fornecer soluções para os atuais desafios tecnológicos e limitações de desempenho que impedem uma implantação mais eficiente de MRAMs; portanto, eles podem ter um forte impacto no projeto de dispositivos spintrônicos de próxima geração.

O aprimoramento esperado e as novas oportunidades que podem surgir da introdução de materiais 2D em tecnologias de memória baseadas em spin são apresentadas em um artigo em perspectiva, publicado na semana passada na Nature . Este trabalho, liderado pelo Instituto Catalão de Nanociência e Nanotecnologia (ICN2) no campus da Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) e pela Universidade Nacional de Cingapura, fornece uma visão geral do estado da arte do campo e dos desafios atuais sendo enfrentado no desenvolvimento de memórias não voláteis em geral, e especificamente, daquelas que empregam mecanismos spintrônicos como torque de transferência de spin (STT) e torque de spin-órbita (SOT). Os autores discutem as vantagens que a cointegração de materiais 2D nestas tecnologias traz, dando um panorama das melhorias já alcançadas, bem como uma perspectiva dos muitos avanços que novas pesquisas podem produzir. Uma possível linha do tempo de progresso durante a próxima década também é traçada.

"Como discutido detalhadamente no artigo", comenta o professor do ICREA Stephan Roche, líder do grupo no ICN2 e líder do Graphene Flagship Work Package dedicado à Spintronics, "as propriedades fundamentais dos materiais 2D, como interfaces atomicamente suaves, mistura reduzida de materiais, cristal simetrias e efeitos de proximidade são os impulsionadores para possíveis melhorias disruptivas para MRAMs baseadas em spin. Elas estão emergindo como tecnologias de baixo consumo de energia e devem se espalhar por grandes mercados, de memórias incorporadas à Internet das Coisas."

Esta pesquisa foi coordenada pelos líderes do grupo ICN2 e professores do ICREA Prof. Stephan Roche e Prof. Sergio O. Valenzuela, e pelo Prof. Hyunsoo Yang da Universidade Nacional de Cingapura. Foi realizado por uma colaboração de vários membros do consórcio do projeto Graphene Flagship, incluindo vários institutos do Centre national de la recherche scientifique (CNRS, França), Imec (Bélgica), Thales Research and Technology (França) e o francês Atomic Energy Commission (CEA), bem como indústrias-chave como Samsung Electronics (Coreia do Sul) e Global Foundries (Singapura), que trazem a visão de integração futura do mercado.

"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. + Explorar mais

Exploring new spintronics device functionalities in graphene heterostructures