(a) sidovy och b) ovanifrån av det föreslagna kopplingselementet visar krom i mitten, omgiven av en magnetisk shunt för att blockera magnetfält, och läshuvudet ovanpå. Kredit:Ahmed och Victora
I åratal, tillverkare har erbjudit datorer med ökande mängder minne förpackat i mindre enheter. Men halvledarföretag kan inte minska storleken på minneskomponenter lika snabbt som förr, och nuvarande konstruktioner är inte energieffektiva. Konventionella minnesenheter använder transistorer och förlitar sig på elektriska fält för att lagra och läsa upp information. Ett alternativt tillvägagångssätt som undersöks kraftigt använder magnetfält för att lagra information. En lovande version av magnetisk enhet är beroende av den magnetoelektriska effekten som gör att ett elektriskt fält kan växla de magnetiska egenskaperna hos enheterna. Befintliga enheter, dock, tenderar att kräva stora magnetiska och elektriska fält som är svåra att producera och innehålla.
En möjlig lösning för detta problem är ett nytt kopplingselement tillverkat av krom (Cr 2 O 3 ), som, en dag, kan användas i datorminne och flash -enheter. "Enheten har bättre potential för skalning, så det kan göras mindre, och skulle använda mindre energi när den är tillräckligt förfinad, "sa Randall Victora, en forskare vid University of Minnesota och en författare på tidningen. Forskarna rapporterar sina fynd i Tillämpad fysikbokstäver .
Datorminne består av omkopplingselement, små enheter som kan slå på och av för att lagra bitar av information som enor och nollor. Tidigare forskare upptäckte att chromias magnetoelektriska egenskaper innebär att det kan "kopplas" med endast ett elektriskt fält, men växling kräver närvaro av ett statiskt magnetfält. Bygga på dessa element, Victora och Rizvi Ahmed har skapat en design för en minnesenhet med ett hjärta av krom som inte kräver något externt applicerat magnetfält för att fungera.
Deras design omger krom med magnetiskt material. Detta ger ett effektivt magnetfält genom kvantmekanisk koppling till magnetiska magnetmoment Cr, samtidigt som enheterna kan ordnas på ett sätt som blockerar bortkommande magnetfält från att påverka enheter i närheten. Ett element för att läsa av enhetens tillstånd, för att avgöra om det är i ett eller noll -tillstånd, placeras ovanpå enheten. Detta kan eventuellt packa in mer minne i ett mindre utrymme eftersom gränssnittet mellan krom och magnet är nyckeln till kopplingen som gör att enheten fungerar. När enheten krymper, gränsytans större yta i förhållande till dess volym förbättrar driften. Den här egenskapen är en fördel jämfört med konventionella halvledare, där ökningar i ytarea när storleken krymper leder till större laddningsläckage och värmeförlust.
Nästa, Victora och Ahmed syftar till att samarbeta med kollegor som arbetar med chromia för att bygga och testa enheten. Om det är framgångsrikt tillverkat, då kan den nya enheten eventuellt ersätta dynamiskt slumpmässigt åtkomstminne i datorer.
"DRAM är en enorm marknad. Den ger det snabba minnet inuti datorn, men problemet är att det läcker mycket laddning, vilket gör det mycket energieffektivt, "Sa Victora. DRAM är också flyktig, så information försvinner när strömkällan avbryts, som när en datorkrasch raderar ett osparat dokument. Denna apparat, som beskrivs i tidningen, skulle vara icke flyktig.
Dock, en sådan minnesenhet kommer sannolikt att ta år att perfekta. En betydande barriär är enhetens värmetolerans. Datorer genererar mycket värme, och modellering förutspår att enheten skulle sluta fungera runt 30 grader Celsius, motsvarande en varm sommardag. Optimera krom, kanske genom att dopa det med andra element, kan förbättra dess funktion och göra det mer lämpligt att byta ut befintliga minnesenheter.
