Una nuova tecnica promette di rivoluzionare il funzionamento delle memorie digitali (come i dischi rigidi dei computer), aumentandone incredibilmente l’efficienza e diminuendo di conseguenza i consumi energetici. La scoperta arriva dal centro di ricerca Elettra Sincrotrone Trieste di Area Science Park, ed è frutto del lavoro di un gruppo di ricerca internazionale, a cui hanno partecipato il Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr) e il Politecnico di Milano. L’esperimento, illustrato su Nature Communications, si basa sulla magnetizzazione di un materiale tramite un impulso elettrico, e apre la strada a una nuova generazione di dispositivi con un consumo energetico oltre mille volte inferiore rispetto alle tecnologie attuali.
“L’immagazzinamento dell’informazione nei sistemi di memoria, come i dischi rigidi dei computer viene ancor oggi effettuata tramite un piccolo elettromagnete che magnetizza la superficie del disco: un processo lungo, energeticamente costoso e che non permette elevata miniaturizzazione”, spiega Piero Torelli, fisico dell’Istituto officina dei materiali del Cnr di Trieste e fra gli autori del della ricerca. “Indurre questa magnetizzazione attraverso un campo elettrico darebbe enormi vantaggi, permettendo di superare le attuali limitazioni, diminuendo il consumo energetico di un fattore mille e realizzando uno dei sogni della comunità scientifica e di chi cerca nuove soluzioni tecnologiche per l’elettronica moderna”.
Con il nuovo esperimento il gruppo di ricerca ha ottenuto proprio un sistema in cui la magnetizzazione può essere spenta o accesa in risposta all’applicazione di un campo elettrico, in modo reversibile e a temperatura ambiente. “Il sistema che abbiamo studiato – continua Torelli – è costituito da due strati di materiale facilmente reperibile e poco costoso: uno di ferro e uno di ossido di bario e di titanio, che una volta sovrapposti reagiscono formando un sottilissimo ossido di ferro nella zona di interfaccia. Sottoponendo il campione a un’analisi spettroscopica con la luce di sincrotrone di Elettra siamo riusciti a seguire le proprietà di ciascuno strato, verificando come il grado di magnetizzazione all’interfaccia variasse in base al campo elettrico applicato sullo strato di ossido, in modo controllabile e reversibile”.
Il successo dell’esperimento, spiegano i ricercatori, apre ora la strada a una nuova generazione di dispositivi di memoria. Un’elettronica moderna capace di riunire i vantaggi della ferroelettricità (basso costo di scrittura delle informazioni) e quelli del magnetismo (durata dell’informazione immagazzinata).
Riferimenti: Electric control of magnetism at the Fe/BaTiO3 interface; G. Radaelli, D. Petti, E. Plekhanov, I. Fina, P. Torelli, B. R. Salles, M. Cantoni, C. Rinaldi, D. Gutiérrez, G. Panaccione, M. Varela, S. Picozzi, J. Fontcuberta & R. Bertacco; Nature Communication doi:10.1038/ncomms4404
Credits imamgine: Tommaso Pincelli
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