I denna illustration av det frekvensstyrda magnetiska minnet, en magnetisk sfärisk sond fäst vid änden av en mjuk konsol används för att upptäcka magnetiseringsdynamik i virveltillståndets nanoskiva under. Bildkredit:B. Pigeau, et al.
(PhysOrg.com) -- Genom att använda magnetiska nanodots i virveltillståndet, forskare har designat en ny typ av icke-flyktigt minne som kan erbjuda ökad hastighet och densitet för nästa generations icke-flyktiga RAM-minnen. Den nya designen drar fördel av magnetiska virvlars förmåga att lagra binär information som positiva eller negativa kärnpolariteter, som kan styras genom att helt enkelt ändra frekvensen för nanodotternas roterande virvelkärnor.
Den nya tekniken, kallat frekvensstyrt magnetiskt virvelminne, utvecklades av ett team av forskare, B. Pigeau, et al., från Frankrike, Tyskland, och USA. Deras studie publiceras i ett färskt nummer av Bokstäver i tillämpad fysik .
Som forskarna förklarar, konceptet med att använda magnetiska nanoobjekt för att lagra binär information för magnetiskt RAM har tidigare undersökts, men det har varit svårt att hitta en mekanism för att vända magnetiseringen inuti enskilda nanoobjekt. Här, forskarna uppnår denna vändning genom att använda mikrovågspulser i kombination med ett statiskt magnetfält. I detta schema, stora och små roterande kärnfrekvenser är associerade med positiva och negativa kärnpolariteter, respektive. I en positiv kärnpolaritet, kärnan är parallell med det applicerade magnetfältet, medan den är i en negativ kärnpolaritet, kärnan är antiparallell till det applicerade magnetfältet. Ett extremt känsligt magnetiskt resonanskraftmikroskop (MRFM) används för att adressera resonansfrekvensen hos magnetiska nanodoters virvelkärnrotationer, gör det möjligt för forskarna att kontrollera polaritetstillstånden för enskilda nanodots.
Forskarnas minnesdesign består av en rad magnetiska nanodots och en elektromagnet som genererar ett statiskt magnetfält vinkelrätt mot arrayen av prickar. MRFM:s lilla (800 nanometer diameter) magnetiska sond kan skanna nanodotterna med en diameter på en mikrometer och lokalt kontrollera detta magnetfält.
För att läsa kärnpolaritetstillståndet för en nanodot, ett svagt magnetiskt mikrovågsfält används för att läsa av den roterande kärnfrekvensen med sonden. Som forskarna förklarar, det magnetiska mikrovågsfältet som används för att läsa polaritetstillståndet måste vara tillräckligt svagt så att kärnpolariteten inte vänds om under avläsningssekvensen.
Genom att öka styrkan på detta applicerade magnetiska mikrovågsfält, det är möjligt att vända nanodotens kärnpolaritet, därför att skriva data. När du väl har vänt, kärnpolariteten är ur resonans med skrivpulsen så att den inte kan kopplas tillbaka om inte pulsens frekvens ändras. Forskarna demonstrerade denna skrivteknik hundratals gånger utan att misslyckas, och utan att påverka närliggande nanodots.
"Denna dynamiska reverseringsmekanism är av grundläggande intresse men har också potentiell tillämpning inom informationsteknologi, med vortexkärnans polaritet kodande för den binära informationen, ” medförfattare Grégoire de Loubens, från Commissariat à l'Énergie Atomique de Saclay i Gif-sur-Yvette, Frankrike, berättade PhysOrg.com .
"Kortfattat, vår frekvensstyrda magnetiska vortexminnesprototyp har två huvudsakliga fördelar, " han sa. "På grund av frekvensdiskrimineringen som tillåts av ett litet vinkelrät förspänningsfält, det finns inget behov av att styra mikrovågsfältets cirkulära polarisering och att exakt tajma skrivpulsen eftersom den måste vara i nollfält. Också, deterministisk och lokal adressering i ett stort antal minnesceller erhålls enkelt genom att använda ströfältet hos MRFM-sonden, som kan skannas i sidled."
Forskarna planerar att förbättra det nya frekvensstyrda magnetiska minnet på flera sätt, genom att arrangera prickarna i en vanlig kvadratisk array och öka punktförhållandet. De överväger också att ersätta MRFM, som innehåller rörliga delar, med lokala elektriska detektorer för avläsningsprocessen. Dessutom, de hoppas kunna undersöka stapling av punkter med olika bildförhållande (och olika resonansfrekvenser) ovanpå varandra för att skapa ett multiregisterminne.
Copyright 2010 PhysOrg.com.
Alla rättigheter förbehållna. Detta material får inte publiceras, utsända, omskrivs eller omdistribueras helt eller delvis utan uttryckligt skriftligt tillstånd från PhysOrg.com.
