Memórias antiferromagnéticas aproximam-se da faixa dos terahertz

Redação do Site Inovação Tecnológica - 14/03/2023

A equipe superou a dificuldade de ler os dados dessas MRAMs ultrarrápidas.
[Imagem: Xianzhe Chen et al. - 10.1038/s41586-022-05463-w]

Memórias antiferromagnéticas

As barreiras e as oportunidades para criar memórias mais rápidas para os computadores e celulares podem estar nos materiais usados para fabricá-las.

Os chips MRAM de alta velocidade estado da arte, que ainda não são tão comuns a ponto de equiparem seu computador doméstico, utilizam materiais magnéticos ou ferromagnéticos.

Os dados são lidos neles usando uma técnica chamada magnetorresistência de tunelamento, o que exige que os componentes magnéticos do material sejam alinhados em arranjos paralelos.

No entanto, esse arranjo cria um forte campo magnético que limita a velocidade na qual a memória pode ser lida ou gravada, o que significa que, para uma próxima geração de memórias, precisaremos de materiais melhores.

E os candidatos naturais para isso parecem ser os materiais antiferromagnéticos.

Já havia sido demonstrado ser possível gravar memórias estáveis neles - eles são não-voláteis, o que significa que os dados não se perdem quando o aparelho é desligado - mas ler os dados continuava sendo um desafio pelo mesmo problema do campo magnético excessivo.

"Fizemos uma descoberta experimental que supera essa limitação, e é graças a um tipo diferente de material, os antiferromagnetos," contou o professor Satoru Nakatsuji, da Universidade de Tóquio.

São combinações de materiais comuns, mas o comportamento antiferromagnético ainda é pouco compreendido.
[Imagem: Xianzhe Chen et al. - 10.1038/s41586-022-05463-w]

Memórias terahertz

A demonstração da equipe japonesa é convincente: Em vez dos gigahertz da operação das memórias atuais, as memórias antiferromagnéticas experimentais apontam para a possibilidade de chaveamentos na faixa dos terahertz, o que é mil vezes mais rápido.

"Os antiferroímãs diferem dos ímãs típicos de várias maneiras, mas, em particular, podemos organizá-los de outras maneiras além das linhas paralelas. Isso significa que podemos negar o campo magnético que resultaria de arranjos paralelos. Acredita-se que a magnetização dos ferroímãs seja necessária para magnetorresistência de tunelamento para ler a memória. Surpreendentemente, no entanto, descobrimos que isso também é possível para uma classe especial de antiferromagnetos sem magnetização, e esperamos que ele possa funcionar em velocidades muito altas," disse Nakatsuji.

Embora já tenham havido várias demonstrações com antiferromagnéticos em temperaturas criogênicas, a equipe japonesa já está trabalhando à temperatura ambiente. Mais importante, porém, será aprimorar as técnicas de fabricação desses materiais ainda pouco compreendidos.

"Embora os constituintes atômicos dos nossos materiais sejam todos familiares - manganês, magnésio, estanho, oxigênio e assim por diante - a maneira como os combinamos para formar um componente de memória utilizável é nova e pouco familiar,", disse o pesquisador Xianzhe Chen, responsável pelos experimentos. "Crescemos cristais no vácuo, em camadas incrivelmente finas, usando dois processos chamados epitaxia de feixe molecular e pulverização catódica de magnetron. Quanto maior o vácuo, mais puras as amostras que podemos cultivar. É um procedimento extremamente desafiador e, se o melhorarmos, tornaremos nossas vidas mais fáceis e produziremos dispositivos mais eficazes também."

Mais tópicos