Berita Magnet 2021: Tegangan untuk Kontrol Memori Magnetik
Buckyballsrecall

Berita Magnet 2021: Tegangan untuk Kontrol Memori Magnetik

Berita Magnet 2021: Tegangan untuk Mengontrol Memori Magnetik – Penelitian baru merinci bagaimana tim berbasis MIT telah membuat langkah penting dalam konsep menggunakan sinyal listrik untuk mengontrol memori magnetik.

Cara baru untuk mengubah sifat magnetik suatu material hanya dengan menggunakan tegangan kecil, yang dikembangkan oleh para peneliti di MIT dan kolaborator di tempat lain, dapat menandakan awal dari keluarga bahan baru dengan berbagai sifat yang dapat dialihkan, kata para peneliti.

Berita Magnet 2021: Tegangan untuk Kontrol Memori Magnetik

Teknik ini pada akhirnya dapat digunakan untuk mengontrol sifat selain magnet, termasuk reflektifitas atau konduktivitas termal, kata mereka.

Aplikasi pertama dari temuan baru ini kemungkinan akan menjadi jenis chip memori baru yang tidak memerlukan daya untuk memelihara data setelah ditulis, secara drastis menurunkan kebutuhan daya secara keseluruhan.

Ini bisa sangat berguna untuk perangkat seluler, di mana masa pakai baterai sering menjadi batasan utama.

Temuan ini dipublikasikan minggu ini di jurnal Nature Materials oleh mahasiswa doktoral MIT Uwe Bauer, profesor Geoffrey Beach, dan enam rekan penulis lainnya.

Beach, Associate Professor of Material Science and Engineering Kelas ’58, mengatakan bahwa pekerjaan itu adalah puncak dari penelitian tesis PhD Bauer tentang bahan yang dapat diprogram tegangan.

Pekerjaan tersebut dapat mengarah pada jenis baru chip memori berdaya ultra rendah yang tidak mudah menguap, kata Beach.

“Konsep menggunakan sinyal listrik untuk mengontrol elemen memori magnetik adalah subjek dari banyak penelitian oleh produsen chip.” kata Beach.

“Tetapi tim yang berbasis di MIT telah membuat langkah penting dalam membuat teknik ini praktis” katanya.

Struktur perangkat ini mirip dengan kapasitor, Beach menjelaskan, dengan dua lapisan tipis bahan konduktif yang dipisahkan oleh lapisan isolasi.

Lapisan isolasi sangat tipis sehingga dalam kondisi tertentu, elektron dapat menembusnya.

Tetapi tidak seperti kapasitor, lapisan konduktif dalam chip berdaya rendah ini dimagnetisasi.

Di perangkat baru, satu lapisan konduktif memiliki magnetisasi tetap, tetapi yang lain dapat dialihkan di antara dua orientasi magnetik dengan menerapkan tegangan padanya.

Ketika orientasi magnet disejajarkan, lebih mudah bagi elektron untuk menembus dari satu lapisan ke lapisan lainnya; ketika mereka memiliki orientasi yang berlawanan, perangkat lebih terisolasi.

Status ini dapat digunakan untuk mewakili “nol” dan “satu.”

Pekerjaan di MIT menunjukkan bahwa hanya dibutuhkan tegangan kecil untuk membalik keadaan perangkat — yang kemudian mempertahankan keadaan barunya bahkan setelah daya dimatikan.

Perangkat memori konvensional memerlukan sumber daya yang berkelanjutan untuk mempertahankan statusnya.

Tim MIT mampu merancang sistem di mana tegangan mengubah sifat magnetik 100 kali lebih kuat daripada yang dapat dicapai oleh kelompok lain; perubahan magnetisme yang kuat ini memungkinkan stabilitas jangka panjang dari sel-sel memori baru.

Mereka mencapai ini dengan menggunakan lapisan isolasi yang terbuat dari bahan oksida di mana tegangan yang diberikan dapat mengatur ulang lokasi ion oksigen.

Mereka menunjukkan bahwa sifat-sifat lapisan magnetik dapat diubah secara dramatis dengan menggerakkan ion oksigen bolak-balik di dekat antarmuka.

Tim sekarang bekerja untuk meningkatkan kecepatan di mana perubahan ini dapat dilakukan pada elemen memori.

Mereka telah mencapai tingkat megahertz (jutaan kali per detik) dalam switching, tetapi modul memori yang sepenuhnya kompetitif akan membutuhkan peningkatan lebih lanjut pada urutan seratus hingga seribu kali lipat, kata mereka.

Tim juga menemukan bahwa sifat magnetik dapat diubah menggunakan pulsa sinar laser yang memanaskan lapisan oksida, membantu ion oksigen bergerak lebih mudah.

Sinar laser yang digunakan untuk mengubah keadaan material dapat memindai seluruh permukaannya, membuat perubahan seiring berjalannya waktu.

Teknik yang sama dapat digunakan untuk mengubah sifat material lainnya, Beach menjelaskan, seperti reflektifitas atau konduktivitas termal.

Sifat tersebut biasanya dapat diubah hanya melalui proses mekanis atau kimia.

“Semua properti ini bisa berada di bawah kendali listrik, untuk dinyalakan dan dimatikan, dan bahkan ‘ditulis’ menggunakan seberkas cahaya,” kata Beach.

Kemampuan untuk membuat perubahan seperti itu dengan cepat pada dasarnya menghasilkan “Etch-a-Sketch untuk sifat material,” katanya.

Temuan baru “dimulai sebagai kebetulan,” kata Beach: Bauer bereksperimen dengan bahan berlapis, berharap untuk melihat efek kapasitif sementara standar dari tegangan yang diberikan.

“Tapi dia mematikan voltase dan tetap seperti itu,” dengan keadaan magnet terbalik, kata Beach, yang mengarah ke penyelidikan lebih lanjut.

“Saya pikir ini akan memiliki aplikasi yang luas,” kata Beach, menambahkan bahwa ia menggunakan metode dan bahan yang sudah standar dalam pembuatan microchip.

Berita Magnet 2021: Tegangan untuk Kontrol Memori Magnetik

Selain Bauer dan Beach, tim tersebut termasuk Lide Yao dan Sebastiaan van Dijken dari Aalto University di Finlandia dan, di MIT, mahasiswa pascasarjana Aik Jun Tan, Parnika Agrawal, dan Satoru Emori dan profesor keramik dan bahan elektronik Harry Tuller.

Pekerjaan itu didukung oleh Yayasan National Science dan Samsung.