Zuiniger chip dan ooit
Onderzoekers van de Technische Universiteit Eindhoven enStichting FOM zijn erin geslaagd om zeer energiezuinig de bewegingvan magnetische domeinwanden te beheersen, middels elektrischevelden. De vinding is van groot belang voor de ontwikkeling van hetracetrack-geheugen, een veelbelovende nieuwe technologie voordataopslag.
Kwetsbare bewegende delen
Promovendus ir. Sjors Schellekens en collega’s van de groepFysica van Nanostructuren van prof.dr. Bert Koopmans publiceerdendit 22 mei online bij Nature Communications. Zij lossennamelijk het probleem van elektrische geheugenchips en hungrenzen op. Die grens is onvermijdelijk doordat elke bit verbonden is met een – relatief grote en kostbare – transistor. Bijmagnetische opslag, zoals op een harde schijf, is dat niet hetgeval.
Maar een harde schijf is veel te traag om de geheugenchip tevervangen en is kwetsbaar door zijn bewegende delen. Daarom is in2002 het concept bedacht van het racetrackgeheugen, waarin je veelmeer data op moet kunnen slaan dan in de huidige chips. In ditgeheugen stromen de magnetische bits – ultrakleine gebiedjes meteen verschillende magnetisatie – door een nanodraad heen en weerlangs de lees- en schrijfkop.
Alle onderdelen staan stil, alleen de data beweegt. Cruciaalhiervoor is beheersing van de ‘wandjes’ die de magnetische bitsbegrenzen: als het ene wandje sneller beweegt dan het andere, halenze elkaar in en gaat data verloren.
Horde omzeild
Tot dusverre kon men de snelheid van de wandjes alleen beheersenmet magneetvelden en stromen, wat niet energiezuinig is. De aannamewas dat het niet kon met elektrische velden, doordat die alleendoordringen in de buitenste laag van het magnetischeopslagmateriaal.
De Eindhovense onderzoekers hebben deze horde omzeild door eenultradun opslagmateriaal te gebruiken, slechts enkele atomen dik.Daardoor bestaat het materiaal grotendeels uit ‘buitenste laag’,waar de elektrische velden wel diep genoeg in doordringen. Deonderzoekers zijn er zo in geslaagd de snelheid van de wandjes metmeer dan een factor tien te veranderen. “En onze berekeningen latenzien dat het effect nog vele malen groter kan worden”, zegtSchellekens.
Extreem zuinig en duurzaam
Een groot voordeel van de elektrische velden is dat er amperenergieverbruik is, en een zeer kleine stroomvoorziening dusvolstaat. Hierdoor wordt het mogelijk om data beschikbaar te makenop plaatsen waar dat nu niet kan. Denk aan compacte autonomeelektronica, bijvoorbeeld in het menselijk lichaam of in kleding,vertelt hoogleraar Koopmans.
Op korte termijn verwacht hij dat de vinding een stroom vannieuw onderzoek gaat uitlokken om het effect te verbeteren en omnieuwe mogelijkheden te ontdekken. De eerste toepassingen verwachthij binnen een termijn van tien jaar.
‘Electric-field control of domain wall motion inperpendicularly magnetized materials’ van A.J. Schellekens , A.v.d.Brink, J.H. Franken, H.J.M. Swagten en B. Koopmans (allenTechnische Universiteit Eindhoven) verscheen gisteren, 22 mei, bijNature Communications. doi: 10.1038/ncomms1848.
