Un nuovo modo di leggere i dati negli antiferromagneti ne sblocca l'uso come memoria del computer

14 agosto 2023

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dall'Università Tecnologica di Nanyang, Università Tecnologica di Nanyang

Gli scienziati guidati dalla Nanyang Technological University di Singapore (NTU Singapore) hanno fatto un progresso significativo nello sviluppo di materiali alternativi per i chip di memoria ad alta velocità che consentono ai computer di accedere rapidamente alle informazioni e che aggirano le limitazioni dei materiali esistenti.

Hanno scoperto un modo che consente loro di dare un senso ai dati precedentemente difficili da leggere memorizzati in questi materiali alternativi, noti come antiferromagneti.

I ricercatori ritengono che gli antiferromagneti siano materiali interessanti per realizzare chip di memoria per computer perché sono potenzialmente più efficienti dal punto di vista energetico rispetto a quelli tradizionali in silicio. I chip di memoria realizzati con antiferromagneti non sono soggetti ai vincoli di dimensioni e velocità né ai problemi di corruzione inerenti ai chip realizzati con determinati materiali magnetici.

I dati del computer vengono memorizzati come codice comprendente una stringa di 1 e 0. Attualmente esistono metodi per "scrivere" dati sugli antiferromagneti, configurandoli in modo che possano rappresentare sia il numero 1 che 0.

Tuttavia, la "lettura" di questi dati dagli antiferromagneti si è rivelata difficile per i ricercatori poiché in passato non esistevano metodi pratici in grado di capire con quale numero erano codificati i materiali.

Ora gli scienziati guidati dal professore associato Gao Weibo della Scuola di scienze fisiche e matematiche (SPMS) della NTU hanno trovato una soluzione.

I risultati dei loro esperimenti, pubblicati online su Nature nel giugno 2023, hanno mostrato che a temperature ultra-basse vicine al freddo dello spazio esterno, se facevano passare una corrente attraverso gli antiferromagneti, veniva misurata una tensione unica su di essi.

A seconda che questa tensione fosse positiva o negativa, gli scienziati hanno potuto capire se gli antiferromagneti erano codificati come 1 o 0. Ciò consente quindi di leggere i dati memorizzati nei materiali.

"La nostra scoperta fornisce un modo semplice per leggere i dati memorizzati negli antiferromagneti essendo in grado di distinguere i due stati che i materiali possono assumere", ha affermato il professor Gao dell'Assoc. "I risultati fanno avanzare la ricerca sull'uso futuro degli antiferromagneti per la memoria dei computer."

I chip per la memoria del computer, chiamati anche memoria ad accesso casuale (RAM), vengono utilizzati per accedere rapidamente ai dati, ad esempio per aprire software e modificare documenti nei computer.

Si prevede che i chip di memoria realizzati con antiferromagneti memorizzeranno e modificheranno i dati più rapidamente di quelli realizzati con materiali magnetici chiamati ferromagneti perché possono cambiare tra gli stati 1 e 0 circa 100 volte più velocemente. Ciò è utile per attività di elaborazione ad uso intensivo di risorse.

Allo studio condotto da NTU hanno contribuito anche ricercatori del Weizmann Institute of Science in Israele, dell’Istituto nazionale per la scienza dei materiali in Giappone e dell’Università cinese di Chongqing.

I risultati della ricerca esemplificano un focus chiave del piano strategico NTU 2025 sulla ricerca interdisciplinare con un significativo impatto intellettuale e sociale.

La memoria del computer comprende tradizionalmente microchip di silicio. Ma negli ultimi decenni, i ricercatori hanno cercato di utilizzare materiali magnetici chiamati ferromagneti, realizzati con leghe di cobalto e ferro, per chip di memoria, e che ora vengono utilizzati nell’intelligenza artificiale e nelle applicazioni spaziali. Ciò è in parte dovuto al fatto che i chip ferromagnetici sono più efficienti dal punto di vista energetico rispetto a quelli in silicio.