Команда инженеров Массачусетского Технологического Института разработала новый метод управления магнитными свойствами материала, используя незначительное напряжение.
По мнению исследователей, это может свидетельствовать о возникновении нового семейства материалов с различными переключаемыми свойствами. Революционный способ может быть пригоден не только для управления магнетизмом, но и другими свойствами: теплопроводностью и отражательными способностями. Применение нового метода будет эффективно в микросхемах памяти, так как он не требует практически энергии, резко снижая общие энергетические потребности устройства.
Профессор Geoffrey Beach говорит, что концепция использования электрического сигнала для управления магнитными элементами памяти интересует многих ученых, но инженерам МИТ удалось сделать важные практические шаги. Структура этих устройств аналогична конденсатору, с двумя тонкими слоями проводящего материала, разделенных изолирующим слоем. Эта прокладка настолько тонкая, что при определенных условиях электроны могут проходить прямо через изолятор.
Но в отличие от конденсатора, проводящие слои этих чипов с низким энергопотреблением намагничиваются. В новом устройстве, один проводящий слой имеет фиксированную намагниченность, а другой может переключаться между двумя магнитными ориентациями при приложении напряжения к нему. Когда магнитные ориентации выровнены, это позволяет электронам легче проходить туннель, от одного слоя к другому; когда же проводящие слои имеют противоположные ориентации, сопротивление изолятора повышается. Эти состояния могут быть использованы для представления «ноль» и «один».
Ученые продемонстрировали, что подавая небольшое напряжение, можно перевернуть состояние устройства, который сохраняется даже после выключении питания. Обычные устройства памяти требуют постоянного источника энергии. На данный момент инженеры смогли создать систему, в которой напряжение изменяет магнитные свойства в 100 раз сильнее, чем существующие аналоги. Это удалось благодаря использованию изолирующего слоя из оксида материала, в котором приложенное напряжение может изменить порядок расположения ионов кислорода. Они показали, что свойства магнитного слоя могут быть изменены путем быстрого перемещения ионов кислорода назад и вперед около границы раздела.
Сейчас ученые работает, чтобы нарастить скорость, с которой эти изменения могут быть произведены. Они уже достигли темпов мегагерца, при переходе, но в полной мере конкурентоспособный модуль памяти требует дальнейшее увеличения. Также исследователи нашли, что магнитные свойства могут быть изменены с помощью импульса лазерного света, который нагревает оксидный слой, помогая ионам кислорода двигаться более легко. Beach уверен: «Я думаю, что это будет иметь широкое применение».