مغناطیس‌های مارپیچی به‌زودی جایگزین حافظه‌های فعلی میشود!

به گزارش مجله خبری نگار/برنا؛ پژوهشگران یک دستگاه حافظه جدید مبتنی بر مغناطیس را با استفاده از مغناطیس‌های مارپیچی توسعه داده‌اند که نوید دهنده‌ی ذخیره‌سازی با چگالی بالا و غیر فرار بدون تداخل میدان‌های مغناطیسی است. این دستاورد نویدبخش یک راه‌حل پایدار برای چالش‌های کنونی در زمینه ذخیره‌سازی اطلاعات است و پتانسیل یکپارچه‌سازی در مقیاس بزرگ و دوام بالا را داراست.

تیمی از دانشمندان یک مفهوم جدید برای دستگاه‌های حافظه مبتنی بر مغناطیس ارائه داده‌اند که ممکن است به دلیل قابلیت‌های احتمالی آن برای یکپارچه‌سازی در مقیاس بزرگ، غیر فرّار بودن و دوام بالا، دستگاه‌های ذخیره‌سازی اطلاعات را متحول کند. جزئیات یافته‌های آنها در مجله Nature Communications منتشر شده است.

دستگاه‌های اسپینترونیک، مانند حافظه دسترسی تصادفی مغناطیسی (MRAM)، از جهت‌گیری مغناطیسی مواد فرو‌مغناطیس برای ذخیره اطلاعات استفاده می‌کنند. به دلیل غیر فرار بودن و مصرف انرژی پایین، دستگاه‌های اسپینترونیک احتمالاً نقش مهمی در اجزای ذخیره‌سازی اطلاعات آینده ایفا خواهند کرد.
مغناطیس‌های مارپیچی انقلاب جدید در حافظه‌های ذخیره‌سازی اطلاعات

چالش‌ها و راه‌حل‌های جدید
با این حال، دستگاه‌های اسپینترونیک مبتنی بر فرومغناطیس‌ها یک مشکل بالقوه دارند. فرومغناطیس‌ها در اطراف خود میدان مغناطیسی ایجاد می‌کنند که بر فرومغناطیس‌های مجاور تأثیر می‌گذارد. در یک دستگاه مغناطیسی یکپارچه، این موضوع منجر به تداخل میان بیت‌های مغناطیسی می‌شود که چگالی حافظه مغناطیسی را محدود خواهد کرد.

تیم پژوهشی متشکل از هیدتوشی ماسودا، تاکشی سکی، یوشینوری اونوسه از موسسه تحقیقات مواد دانشگاه توهوکو و جون‌ایچیرو اوه از دانشگاه توهو، نشان داده‌اند که مواد مغناطیسی به نام مغناطیس‌های مارپیچی می‌توانند برای ساخت یک دستگاه حافظه مغناطیسی استفاده شوند که باید مشکل میدان مغناطیسی را حل کند.

مغناطیس‌های مارپیچی و حافظه کیرالیته
در مغناطیس‌های مارپیچی، جهت‌گیری لحظه‌های مغناطیسی اتمی به صورت مارپیچ مرتب شده است. دست راست یا چپ بودن این مارپیچ که به آن کیرالیته می‌گویند، می‌تواند برای ذخیره اطلاعات استفاده شود. میدان‌های مغناطیسی ایجاد شده توسط هر لحظه مغناطیسی اتمی یکدیگر را خنثی می‌کنند، بنابراین مغناطیس‌های مارپیچی هیچ میدان مغناطیسی ماکروسکوپی ایجاد نمی‌کنند.

ماسودا گفت: دستگاه‌های حافظه مبتنی بر کیرالیته مغناطیس‌های مارپیچی، که از تداخل میان بیت‌ها جلوگیری می‌کنند، می‌توانند راهی جدید برای بهبود چگالی حافظه ارائه دهند.

تیم پژوهشی نشان داد که حافظه کیرالیته را می‌توان در دمای اتاق نوشت و خواند. آنها فیلم‌های نازک اپیتاکسیال از یک مغناطیس مارپیچ با دمای اتاق به نام MnAu ۲ تولید کردند و سوئیچینگ کیرالیته (دست راست یا چپ بودن مارپیچ) را با پالس‌های جریان الکتریکی تحت میدان‌های مغناطیسی نشان دادند. علاوه بر این، آنها یک دستگاه دولایه متشکل از MnAu ۲ و پلاتین (Pt) ساختند و نشان دادند که حافظه کیرالیته می‌تواند به‌عنوان یک تغییر مقاومت حتی بدون میدان‌های مغناطیسی خوانده شود.

پیامد‌های آینده
ماسودا اضافه کرد: قابلیت بالقوه حافظه کیرالیته در مغناطیس‌های مارپیچی برای دستگاه‌های حافظه نسل بعدی را کشف کرده‌ایم؛ این ممکن است بیت‌های حافظه‌ای با چگالی بالا، غیر فرّار و بسیار پایدار ارائه دهد. امیدواریم که این دستاورد منجر به تولید دستگاه‌های ذخیره‌سازی آینده با چگالی فوق‌العاده بالای اطلاعات و قابلیت اطمینان بالا شود.