¿Podrían los chips antiferromagnéticos reemplazar al silicio?
4 min readProbablemente no tendríamos una era digital sin el silicio.
El segundo elemento más abundante en la corteza terrestre (el oxígeno es el número 1), el silicio es económico y tiene la capacidad de conducir electricidad y / o actuar como aislante. Convertido en obleas de silicio, alimenta los ordenadores, smartphones y otros dispositivos electrónicos que utilizamos para trabajar y, sobre todo, para evitar el trabajo. Por tanto, está claro que el silicio es esencial.
O tal vez no. Nuestra insaciable demanda de más y más datos, y la necesidad de almacenarlos, empuja los límites de lo que el silicio puede ofrecer en términos de velocidad, densidad y seguridad. En un esfuerzo por encontrar un sucesor digno de los dispositivos de memoria basados en silicio, los físicos del MIT se están enfocando en los llamados antiferromagnetos.
Como Jennifer Chu de la Oficina de Prensa del MIT escrito:
“Los materiales antiferromagnéticos, o AFM, son los primos menos conocidos de los ferro-imanes o materiales magnéticos convencionales. Donde los electrones de los ferromagnéticos giran en sincronía, una propiedad que permite que la aguja de una brújula apunte hacia el norte, siguiendo colectivamente el campo magnético de la tierra. Un campo antiferromagnético prefiere el espín opuesto al vecino, en un “anti-alineamiento” que apaga efectivamente la magnetización, incluso en las escalas más pequeñas “.
(Debería estar agradecido con Jennifer Chu por explicar esto. Obtuve una D en química un trimestre en octavo grado porque dejé de prestar atención durante dos semanas y las cosas se calmaron bastante rápido. Solo una lectura. El drama adicional de la tabla periódica me salvó una F.)
“La falta de magnetización nítida en un antiferromagnético lo hace impermeable a cualquier campo magnético externo. Si se convierte en dispositivos de memoria, los bits antiferromagnéticos podrían proteger cualquier dato codificado del borrado magnético. También podrían convertirse en transistores. Más pequeños y empaquetados en mayor número por chip que el silicio tradicional “.
Ahí está la cotización del dinero: transistores empaquetados más pequeños por chip que el silicio tradicional. Para empresas que necesitan más capacidad de almacenamiento de datos en sus dispositivos, es decir, virtualmente todo las empresas son palabras mágicas.
“La memoria AFM podría aumentar la capacidad de almacenamiento de datos de los dispositivos actuales: el mismo volumen, pero más datos”, dice Riccardo Comin, profesor asistente de física en el MIT y autor principal del estudio.
Sin embargo, la memoria AFM probablemente tenga sus propios desafíos y posibles limitaciones. “Siempre que se necesita una corriente para leer o escribir, se necesita mucha energía por operación”, dijo a Chu el autor principal y estudiante de posgrado Jiarui Li. “Cuando las cosas se ponen muy pequeñas, la energía y el calor generados por las corrientes operativas son importantes”.
El equipo del MIT ha tenido cierto éxito al experimentar formas de implementar la conmutación AFM de manera más eficiente. (El cambio en este contexto es el proceso mediante el cual se escriben datos en transistores que se pueden encender y apagar para crear un patrón de bits que definen una imagen almacenada u otro archivo digital. Piense en el código binario clásico 1 y 0. En particular , pudieron utilizar una técnica llamada dopaje (la introducción de impurezas en un material) para alterar las propiedades electrónicas de un óxido de AFM llamado niquelato de neodimio y encender y apagar con éxito el AFM.
Si bien el próximo teléfono inteligente o computadora que solicite para su empresa claramente no tiene almacenamiento basado en AFM, las demandas de una economía digital impulsada por datos nos obligarán a ir más allá del silicio.
“Esto podría representar una oportunidad para desarrollar un dispositivo de almacenamiento de memoria magnética que funcione de manera similar a los chips basados en silicio, con el beneficio adicional de que puede almacenar información en dominios AFM que son muy robustos y se pueden empaquetar a altas densidades”, dijo Comin. . “Esta es la clave para enfrentar los desafíos de un mundo impulsado por datos. “
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