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La conservazione dei dati diventa più veloce ed economica

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La conservazione dei dati diventa più veloce ed economica grazie a una rivoluzionaria ricerca sui materiali. Alcuni ricercatori finanziati dall'UE, provenienti da Francia e Regno Unito, hanno creato un materiale che presenta un tratto raro e versatile del magnetismo a temperatura ambiente.

In un articolo sulla rivista Nature Materials, il team spiega come questa singolare proprietà "multiferroica" presente nel materiale potrebbe potenzialmente essere adattata per essere usata nella conservazione veloce ed economica dei dati. Un materiale multiferroico ha la capacità di essere caricato sia elettricamente (ferroelettrico) che magneticamente (ferromagnetico). La sua magnetizzazione è controllata tramite elettricità.

Lo studio ha ricevuto un contributo di 10 Mio EUR dalla Commissione europea nell'ambito del progetto ELISA ("European light sources activities - synchrotrons and free electron lasers") che è stato finanziato sotto il Tema "Infrastrutture di ricerca" del Settimo programma quadro (7° PQ). Il team ha ricevuto anche un contributo avanzato del Consiglio europeo per la ricerca di 2.148.796 EUR all'interno del progetto FEMMES ("FerroElectric Multifunctional tunnel junctions for MEmristors and Spintronics").

Il materiale sul quale si basa questa ricerca è conosciuto come titanato di bario (BaTiO3).
I ricercatori del team sono riusciti a testimoniare i duplici tratti ferroelettrico e ferromagnetico nella sottile pellicola di BaTiO3 grazie a un metodo di ricerca conosciuto come risonanza magnetica in diffusione con raggi X a bassa energia.

"Abbiamo mostrato un modo con il quale si può ottenere un multiferroico a temperatura ambiente," dice il ricercatore a capo del progetto, Sergio Valencia del Centro Helmholtz di Berlino per i materiali e l'energia. "Il titanato di bario è ferromagnetico, il che significa che si ha una rete-momento magnetico che si può controllare tramite un campo elettrico. L'idea è poter applicare un voltaggio al ferroelettrico invertendo la polarizzazione ferroelettrica che a sua volta influisce sulla magnetizzazione della pellicola [BaTiO3]. Questo si può usare per esempio per scrivere pezzi di informazioni nelle memorie dei computer semplicemente applicando voltaggi, il che è molto più economico in termini di energia rispetto alla tradizionale applicazione di campi magnetici."

È per questo che essere in grado di controllare il magnetismo di un materiale a temperatura ambiente è più conveniente, mentre controllare materiali multiferroici a corrente è molto più complicato.

Il team spera che queste scoperte ridurranno la scarsità di questi tipi di multiferroici. I due tratti, ferromagnetico e ferroelettrico, hanno una relazione tumultuosa. Le condizioni di cui ha bisogno un ferromagnetico per esistere sfortunatamente non sono le stesse di quelli di cui ha bisogno un ferroelettrico. Allo stesso tempo però si completano a vicenda e influenzano il comportamento l'uno dell'altro.

"Sono scarsi e il problema è chela maggior parte di loro sono multiferroici solo a temperature molto basse," commenta Sergio Valencia. "Non sono quindi utili per le applicazioni. Se si devono raggiungere i 270 øC per un multiferroico allora è molto complicato e costoso implementarli in dispositivi che funzionano a temperaturaambiente."

Lo scopo principale del progetto FEMMES, che continuerà fino al 2016, è studiare l'interazione tra carica/effetto tunnel con rotazione e ferroelettricità nelle giunzioni tunnel ferroelettriche (FTJ) composte da due elettrodi separati da una barriera tunnel ferroelettrica. Si occuperà di questioni fondamentali come l'influenza delle interfaccia e piccoli spessori sulla ferroelettricità, dipendenza della carica e dell'effetto tunnel con rotazione dall'orientazione ferroelettrica (elettroresistenza), impatto sulla ferroelettricità della barriera sul magnetismo e sulla polarizzazione della rotazione degli elettrodi.