Ett team av forskare från University of California, Berkeley och Lawrence Berkeley National Laboratory har utvecklat en ny modell som förklarar hur ferroelektriskt datorminne fungerar. Modellen, publicerad i tidskriften Nature Materials, kan leda till utvecklingen av snabbare, mer energieffektiva datorer.
Ferroelektriska material är material som har en spontan elektrisk polarisation. Denna polarisering kan vändas genom att applicera ett elektriskt fält, vilket gör ferroelektriska material idealiska för användning i minnesenheter. Den exakta mekanismen med vilken ferroelektriska material lagrar data har dock varit oklart.
Den nya modellen som utvecklats av Berkeley-forskarna visar att ferroelektriska material lagrar data i form av små magnetiska domäner. Dessa domäner skapas när det elektriska fältet som appliceras på materialet är tillräckligt starkt för att övervinna materialets inre magnetfält. Domänerna inriktas sedan med det pålagda elektriska fältet, och de förblir inriktade även efter att det elektriska fältet har tagits bort.
Storleken på de magnetiska domänerna avgör hur mycket data som kan lagras i en ferroelektrisk minnesenhet. Ju mindre domäner, desto mer data kan lagras. Berkeley-forskarna kunde skapa magnetiska domäner som bara var några få nanometer stora, vilket är en betydande förbättring jämfört med tidigare ferroelektriska minnesenheter.
Den nya modellen kan leda till utvecklingen av snabbare och mer energieffektiva datorer. Ferroelektriska minnesenheter är snabbare än traditionella minnesenheter eftersom de kan slås på och av mycket snabbt. De är också mer energieffektiva eftersom de inte kräver ett konstant elektriskt fält för att upprätthålla lagrad data.
Berkeley-forskarna arbetar nu med att utveckla ferroelektriska minnesenheter baserade på den nya modellen. De tror att dessa enheter kan användas i en mängd olika applikationer, inklusive smartphones, bärbara datorer och servrar.
Konsekvenserna av denna forskning är betydande. Ferroelektriskt datorminne kan leda till snabbare och mer energieffektiva datorer. Detta kan ha stor inverkan på en mängd olika branscher, inklusive teknikindustrin, fordonsindustrin och flygindustrin.
