Muistipiireille kymmenkertainen energian säästö26.09.2025
Chalmersin teknillisen yliopiston tutkijatiimi on nyt ensimmäisenä maailmassa selvittänyt, kuinka uudenlainen, kerrostettu materiaali yhdistää kaksi erillistä magneettista voimaa, mikä mahdollistaa muistipiirien energiankulutuksen kymmenkertaisen vähentämisen. ”Tämän magneettisten järjestysten rinnakkaiselon löytäminen yhdessä ohuessa materiaalissa on läpimurto. Sen ominaisuudet tekevät siitä poikkeuksellisen sopivan erittäin tehokkaiden muistisirujen kehittämiseen tekoälyä, mobiililaitteita, tietokoneita ja tulevaisuuden datateknologioita varten”, sanoo kvanttilaitefysiikan tutkija tohtori Bing Zhao. Chalmersin tutkijat käyttivät uudenlaista, atomaarisen ohutta materiaalia, joka yhdistää kaksi vastakkaista magneettista voimaa luodakseen vaihtovoiman ja kallistuneen magneettisen linjauksen. Ferromagnetismin ja antiferromagnetismin vastakkaisen voimien yhdistäminen tarjoaa merkittäviä tieteellisiä ja teknisiä etuja, mikä tekee niistä täydellisiä tietokoneen muistiin ja antureihin. Tähän asti tämä on kuitenkin ollut mahdollista vain pinoamalla erilaisia ferromagneettisia ja antiferromagneettisia materiaaleja monikerroksisiin rakenteisiin. ”Toisin kuin nämä monimutkaiset, monikerroksiset järjestelmät, olemme onnistuneet integroimaan molemmat magneettiset voimat yhdeksi, kaksiulotteiseksi kiderakenteeksi. Se on kuin täydellisesti esikoottu magneettinen järjestelmä – jotain, jota ei voitaisi toistaa perinteisillä materiaaleilla. Tutkijat ovat jahdanneet tätä konseptia siitä lähtien, kun magnetismia sovellettiin ensimmäisen kerran muistiteknologiaan”, sanoo tutkimusprojektin johtaja Saroj P. Dash. Useimmissa muistipiireissä informaation tallentamiseksi vaaditaan ulkoisen magneettikentän käyttöä. Chalmersin uudessa materiaalissa on kuitenkin sisäänrakennettu yhdistelmä vastakkaisia magneettisia voimia, jotka luovat sisäisen voiman ja kallistavat yleistä magneettista suuntautumista. ”Tämä kallistus mahdollistaa elektronien suunnanvaihdon nopeasti ja helposti ilman ulkoisia magneettikenttiä. Poistamalla paljon virtaa kuluttavien ulkoisten magneettikenttien tarpeen virrankulutusta voidaan vähentää kymmenkertaisesti”, sanoo tohtori Zhao. Materiaali on magneettinen seos, joka on valmistettu sekä magneettisista että ei-magneettisista alkuaineista (koboltti, rauta, germanium ja telluuri), mikä mahdollistaa ferromagnetismin ja antiferromagnetismin rinnakkaiselon samassa rakenteessa. Näissä erittäin tehokkaissa muistirakenteissa kaksiulotteisten kiteiden ovat sitoutuneet van der Waalsin voimien avulla. ”Useita magneettisia ominaisuuksia omaava materiaali poistaa rajapintaongelmat monikerrospinoissa ja on paljon helpompi valmistaa. Aiemmin useiden magneettisten kalvojen pinoaminen aiheutti ongelmallisia saumoja rajapintoihin, mikä heikensi luotettavuutta ja monimutkaisti laitteiden tuotantoa”, sanoo professori Dash. Aiheesta aiemmin: Uusi tapa hallita magneettisuutta erittäin ohuissa materiaaleissa Vähemmän energiaa käyttäviä muistitekniikoita Supervoitelu mahdollistaa nopeat muistipiirit Muisti ferrosähköisestä ja ferromagneettisesta alueista |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.
Tallennettavan, käsiteltävän ja siirreltävän datan määrä kasvaa räjähdysmäisesti.