Atomtunt material från Chalmers kan spara energi i minneschips
Forskare vid Chalmers tekniska högskola har utvecklat ett nytt atomtunt material som kombinerar två olika magnetiska tillstånd, ferromagnetism och antiferromagnetism. Materialet kan enligt forskarna minska energiförbrukningen hos minnesenheter med upp till 90 procent.
Minneskomponenter används mer eller mindre i all slags modern teknologi – från AI-system, mobiler, datorer till medicinsk utrustning. Den ökande mängden digital data beräknas inom några decennier stå för en betydande del av världens totala energiförbrukning. Chalmersforskarnas material kan enligt en studie, publicerad i Advanced Materials, bidra till mer energieffektiva och tillförlitliga minneslösningar.
Genom den nya tvådimensionella kristallstrukturen kan de två magnetiska krafterna samexistera i ett enda material, vilket gör det möjligt för elektronerna att ändra riktning utan externa magnetfält. Detta är avgörande eftersom konventionella material kräver energikrävande externa magnetfält för att styra elektronernas spinn.
– Att hitta den här samexistensen i ett enda, tunt material är en banbrytande upptäckt. Det innebär att man med fördel kan använda materialet i utvecklingen av ultraeffektiva minneschips för AI-teknologi, mobiler, datorer och framtidens databehandling, säger Bing Zhao, forskare i kvantkomponentfysik på Chalmers och försteförfattare till en studien.
Materialet består av en legering av kobolt, järn, germanium och tellurium. De atomtunna lagren hålls ihop av van der Waals-krafter, vilket enligt forskarna underlättar tillverkning och förbättrar tillförlitligheten jämfört med tidigare metoder där olika magnetiska material staplades ovanpå varandra.
– När ett enda material innehåller olika magnetiska beteenden blir det oproblematiskt att stapla det i flera lager, och därmed lättare att tillverka. Tidigare har det varit nödvändigt att använda lager av olika sorters magnetiska filmer vilket skapar en slags besvärlig ”söm” i gränsytorna, som i sin tur innebär att minnesenheterna blir mindre tillförlitliga och svårare att tillverka, säger Saroj P. Dash, professor i kvantkomponentfysik på Chalmers och forskningsledare i projektet.
Minnesenheterna tillverkades i Chalmers renrum, Chalmers MyFab, och materialet togs fram av HqGraphene.
