Rivoluzione nella Memoria: MIT Sviluppa Tecnologia Antiferromagnetica Attivata dalla Luce

di
MIT

La scoperta potrebbe abilitare i chip di memoria di nuova generazione con maggiore densità e durata

In breve: Un team di scienziati del MIT ha realizzato un’impresa rivoluzionaria creando uno stato magnetico unico in un materiale mediante l’uso della luce. Mediante l’applicazione di laser, sono riusciti a trasformare un materiale antiferromagnetico in uno stato magnetico completamente nuovo. Questa scoperta potrebbe trasformare radicalmente le tecnologie di memoria e archiviazione dati di nuova generazione, aprendo la strada a chip molto più avanzati rispetto agli standard attuali.

Il gruppo di ricerca, guidato dal professore di fisica Nuh Gedik, si è concentrato su un materiale chiamato FePS₃, un tipo di antiferromagnete che passa a uno stato non magnetico a circa -247°F. Hanno ipotizzato che eccitando precisamente le vibrazioni degli atomi di FePS₃ con i laser, potessero interrompere il suo tipico allineamento antiferromagnetico e indurre un nuovo stato magnetico.

Nei magneti convenzionali (ferromagneti), tutti gli spin atomici si allineano nella stessa direzione, rendendo il loro campo magnetico facile da controllare. Al contrario, gli antiferromagneti presentano un pattern di spin più complesso che alterna su e giù, annullandosi a vicenda, risultando in una magnetizzazione netta pari a zero. Sebbene questa proprietà renda gli antiferromagneti molto resistenti a influenze magnetiche esterne – un vantaggio per la conservazione sicura dei dati – ciò rappresenta anche una sfida nel cambiarli intenzionalmente tra gli stati “0” e “1” per il calcolo.

L’approccio innovativo di Gedik, guidato dai laser, cerca di superare questo ostacolo, aprendo potenzialmente la strada agli antiferromagneti per le future tecnologie di memoria e calcolo ad alte prestazioni.

L’approccio innovativo del team ha coinvolto il raffreddamento di un campione di FePS₃ al di sotto della sua temperatura di transizione e successivamente colpendolo con un impulso laser terahertz accuratamente sintonizzato. Questi laser, che oscillano oltre un trilione di volte al secondo, corrispondevano perfettamente alle frequenze vibrationali naturali degli atomi del materiale.

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Sorprendentemente, i ricercatori hanno scoperto che questi impulsi spingevano il materiale in uno stato magnetizzato completamente nuovo, che persisteva per diversi millisecondi dopo la fine dell’impulso laser.

Anche se i millisecondi possono sembrare un attimo fugace, nel mondo quantistico, ciò rappresenta praticamente un’eternità rispetto ai tentativi precedenti, come ha sottolineato Gedik.

Guardando al futuro, i ricercatori mirano a perfezionare e comprendere ulteriormente queste fasi magnetiche indotte. L’obiettivo finale è sfruttare gli antiferromagneti nella prossima generazione di hardware per l’archiviazione e l’elaborazione dei dati. I loro domini magnetici robusti, resistenti al rumore magnetico esterno, potrebbero consentire chip di memoria e logici più densi e più efficienti dal punto di vista energetico rispetto alle tecnologie odierne.

Tuttavia, rimangono significative sfide ingegneristiche prima che i computer antiferromagnetici possano diventare una realtà. Il team è ottimista e i loro risultati rivoluzionari, pubblicati su Nature, rappresentano un passo critico verso quella visione.

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