Memorie magnetiche: nuovo meccanismo minimizza i consumi

L'esperimento, illustrato su Nature Communications, coinvolge Cnr, Elettra Sincrotrone Trieste e Politecnico di Milano e apre la strada a una nuova generazione di dispositivi super efficienti, con un consumo energetico che potrebbe ridursi di oltre mille volte rispetto a quello attuale

Un nuovo meccanismo capace di scrivere l'informazione nelle memorie digitali con un'efficienza mai raggiunta prima. È stato ottenuto  presso il centro di ricerca Elettra Sincrotrone Trieste di Area Science Park da un gruppo internazionale di ricercatori, in primis Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr) e 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 super efficienti, con un consumo energetico che potrebbe ridursi di oltre mille volte rispetto a quello consentito dalle tecnologie attuali.

"L'immagazzinamento dell'informazione nei sistemi di memoria, come i dischi rigidi dei computer – spiega Piero Torelli, fisico dell'Istituto officina dei materiali del Cnr di Trieste e fra gli autori del paper – 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. 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 questo 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 conferma che l'abbinamento di materiali con proprietà ferroelettriche e ferromagnetiche in strati contigui rappresenta una via promettente verso il controllo elettrico della magnetizzazione e apre 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).

Nelle due immagini (Foto di Tommaso Pincelli): 1. Piero Torelli tiene in mano il campione analizzato; 2. Elettra Sincrotrone Trieste: veduta interna di camera sperimentale per la produzione dei campioni