ENGINEERINGNET -- De vinding is van groot belang voor de ontwikkeling van het racetrack-geheugen, een veelbelovende nieuwe technologie voor dataopslag.
Promovendus ir. Sjors Schellekens en collega’s van de groep Fysica van Nanostructuren van prof.dr. Bert Koopmans publiceerden dit resultaat gisteren, 22 mei, online bij Nature Communications.
De ontwikkeling van de gangbare elektrische geheugenchips loopt over niet al te lange tijd tegen zijn grenzen aan. Dit doordat elke bit onvermijdelijk verbonden is met een - relatief grote en kostbare - transistor.
Bij magnetische opslag, zoals op een harde schijf, is dat niet het geval. Maar een harde schijf is veel te traag om de geheugenchip te vervangen en is kwetsbaar door zijn bewegende delen.
Daarom is in 2002 het concept bedacht van het racetrackgeheugen, waarin je veel meer data op moet kunnen slaan dan in de huidige chips.
In dit geheugen stromen de magnetische bits – ultrakleine gebiedjes met een verschillende magnetisatie – door een nanodraad heen en weer langs de lees- en schrijfkop. Alle onderdelen staan stil, alleen de data beweegt.
Cruciaal hiervoor is beheersing van de ‘wandjes’ die de magnetische bits begrenzen: als het ene wandje sneller beweegt dan het andere, halen ze elkaar in en gaat data verloren.
Tot dusverre kon men de snelheid van de wandjes alleen beheersen met magneetvelden en stromen, wat niet energiezuinig is. De aanname was dat het niet kon met elektrische velden, doordat die alleen doordringen in de buitenste laag van het magnetische opslagmateriaal.
De Eindhovense onderzoekers hebben deze horde omzeild door een ultradun opslagmateriaal te gebruiken, slechts enkele atomen dik. Daardoor bestaat het materiaal grotendeels uit ‘buitenste laag’, waar de elektrische velden wel diep genoeg in doordringen.
De onderzoekers zijn er zo in geslaagd de snelheid van de wandjes met meer dan een factor tien te veranderen. “En onze berekeningen laten zien dat het effect nog vele malen groter kan worden”, zegt Schellekens.
Een groot voordeel van de elektrische velden is dat er amper energieverbruik is, en een zeer kleine stroomvoorziening dus volstaat. Hierdoor wordt het mogelijk om data beschikbaar te maken op plaatsen waar dat nu niet kan.
Denk aan compacte autonome elektronica, bijvoorbeeld in het menselijk lichaam of in kleding, vertelt hoogleraar Koopmans.
Op korte termijn verwacht hij dat de vinding een stroom van nieuw onderzoek gaat uitlokken om het effect te verbeteren en om nieuwe mogelijkheden te ontdekken. De eerste toepassingen verwacht hij binnen een termijn van tien jaar.
(GL) (bron en illustratie: TU/e)
Op de illustratie: Een magnetische strip met een domeinwand. De pijltjes geven de richting aan van de magnetisatie, het 'omslagpunt' is de domeinwand. Op de plaats van de wand zijn twee elektrodes geplaatst die een elektrisch veld genereren. Door de aangelegde spanning te veranderen, kan de domeinwandsnelheid worden gecontroleerd.
REFERENTIE:
‘Electric-field control of domain wall motion in perpendicularly magnetized materials’ van A.J. Schellekens , A.v.d. Brink, J.H. Franken, H.J.M. Swagten en B. Koopmans (allen Technische Universiteit Eindhoven) verscheen gisteren, 22 mei, bij Nature Communications. doi: 10.1038/ncomms1848. http://bit.ly/LpP6Ja
