Μαγνητικά υλικά ανοίγουν τον δρόμο για νέες τεχνολογίες αποθήκευσης δεδομένων

Τα μαγνητικά υλικά αποτελούν τη ραχοκοκαλιά των σύγχρονων ψηφιακών τεχνολογιών πληροφορικής, όπως είναι η αποθήκευση data στο σκληρό δίσκο. Τώρα μια ομάδα ερευνητών του Πανεπιστημίου Washington (UW)πήγε ένα βήμα παραπέρα, επιτυγχάνοντας την κωδικοποίηση πληροφορίας μέσω χρήσης μαγνητών που έχουν πάχος μόλις λίγων ατόμων. Το επίτευγμα αυτό θα μπορούσε να φέρει επανάσταση τόσο στις τεχνολογίες cloud computing, όσο και καταναλωτικών ηλεκτρονικών συσκευών, επιτρέποντας αποθήκευση δεδομένων σε μεγαλύτερη πυκνότητα και με μεγαλύτερη αποδοτικότητα από άποψης ενέργειας.

Μια απεικόνιση της κρυσταλλικής δομής του τρι-ιωδιδίου  (CrI3), με τα άτομα του χρωμίου να εμφανίζονται σε μοβ και τα άτομα ιωδίου σε κίτρινο χρώμα. Τα μαύρα βέλη αντιπροσωπεύουν τα spin των ηλεκτρονίων, που είναι ανάλογα με τις μικροσκοπικές μαγνητικές ράβδους.

Στο πείραμα, οι ερευνητές έθεσαν σε στρώμα δύο ατομικές στρώσεις Cr3 μεταξύ των επαφών γραφενίου  και μέτρησαν την ροή ηλεκτρονίων μέσω του CrI3.

Σε μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Science, οι ερευνητές αναφέρουν πως χρησιμοποίησαν στοίβες εξαιρετικά λεπτών υλικών για να ασκήσουν επίπεδο ελέγχου άνευ προηγουμένου στη ροή ηλεκτρονίων με βάση την κατεύθυνση της περιστροφής τους – όπου οι περιστροφές των ηλεκτρονίων είναι ανάλογες σε μικρούς, υποατομικούς μαγνήτες. Τα υλικά που χρησιμοποίησαν περιλαμβάνουν φύλλα τρι-ιωδιδίου του χρωμίου, ενός υλικού που περιγράφηκε το 2017 ως ο πρώτος δισδιάστατος μαγνητικός μονωτής. Τέσσερα φύλλα -το καθένα πάχους μόλις λίγων ατόμων- δημιούργησαν το πιο λεπτό σύστημα με δυνατότητα μπλοκαρίσματος ηλεκτρονίων με βάση την περιστροφή τους, ασκώντας 10 φορές ισχυρότερο έλεγχο σε σχέση με άλλες μεθόδους. 

«Η δουλειά μας αποκαλύπτει την πιθανότητα να πάμε την αποθήκευση πληροφορίας με βάση μαγνητικές τεχνολογίας σε επίπεδο πάχους ατόμων» λέει ο Tiancheng Song, διδακτορικός Φυσικής στο UW.

«Με την εκρηκτική ανάπτυξη της πληροφορίας, η πρόκληση πλέον είναι πώς θα αυξήσουμε την πυκνότητα της αποθήκευσης δεδομένων, ενώ μειώνουμε τις ενεργειακές απαιτήσεις» λέει ο Xiaodong Xu, καθηγητής Φυσικής, Επιστήμης Υλικών και Μηχανολογίας και ένας εκ των ερευνητών. «Ο συνδυασμός αυτών υποδεικνύει την πιθανότητα δημιουργίας μαγνητικών συσκευών μνήμης πάχους ατόμου με κατανάλωση ενέργειας πολύ μικρότερη αυτής που έχουμε τώρα».

Πέρα από τις επιδόσεις σε επίπεδο ενέργειας, η τεχνολογία αυτή επιτρέπει και την αποθήκευση περισσότερων δεδομένων, συνιστώντας συνολικά μια αισθητή βελτίωσε σε σχέση με υπάρχουσες, παρεμφερείς τεχνικές και τεχνολογίες, οι οποίες χρησιμοποιούν οξείδιο του μαγνησίου – το οποίο είνια πιο παχύ, λιγότερο αποτελεσματικό στο μπλοκάρισμα ηλεκτρονίων και έχει πιο περιορισμένες δυνατότητες αποθήκευσης πληροφορίας.