Een team van onderzoekers van de University of California, Berkeley en het Lawrence Berkeley National Laboratory heeft een nieuw model ontwikkeld dat verklaart hoe ferro-elektrisch computergeheugen werkt. Het model, gepubliceerd in het tijdschrift Nature Materials, zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van snellere, energiezuinigere computers.

Ferro-elektrische materialen zijn materialen die een spontane elektrische polarisatie hebben. Deze polarisatie kan worden omgekeerd door een elektrisch veld aan te leggen, waardoor ferro-elektrische materialen ideaal zijn voor gebruik in geheugenapparaten. Het exacte mechanisme waarmee ferro-elektrische materialen gegevens opslaan, is echter onduidelijk.

Het nieuwe model ontwikkeld door de Berkeley-onderzoekers laat zien dat ferro-elektrische materialen gegevens opslaan in de vorm van kleine magnetische domeinen. Deze domeinen worden gecreëerd wanneer het elektrische veld dat op het materiaal wordt toegepast sterk genoeg is om het interne magnetische veld van het materiaal te overwinnen. De domeinen worden vervolgens uitgelijnd met het aangelegde elektrische veld en blijven uitgelijnd, zelfs nadat het elektrische veld is verwijderd.

De grootte van de magnetische domeinen bepaalt hoeveel gegevens kunnen worden opgeslagen in een ferro-elektrisch geheugenapparaat. Hoe kleiner de domeinen, hoe meer gegevens er kunnen worden opgeslagen. De Berkeley-onderzoekers waren in staat magnetische domeinen te creëren die slechts een paar nanometer groot waren, wat een aanzienlijke verbetering is ten opzichte van eerdere ferro-elektrische geheugenapparaten.

Het nieuwe model zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van snellere, energiezuinigere computers. Ferro-elektrische geheugenapparaten zijn sneller dan traditionele geheugenapparaten omdat ze zeer snel kunnen worden in- en uitgeschakeld. Ze zijn ook energiezuiniger omdat ze geen constant elektrisch veld nodig hebben om de opgeslagen gegevens te behouden.

De Berkeley-onderzoekers werken nu aan de ontwikkeling van ferro-elektrische geheugenapparaten op basis van het nieuwe model. Ze zijn van mening dat deze apparaten in een breed scala aan toepassingen kunnen worden gebruikt, waaronder smartphones, laptops en servers.

De implicaties van dit onderzoek zijn aanzienlijk. Ferro-elektrisch computergeheugen zou kunnen leiden tot snellere, energiezuinigere computers. Dit zou een grote impact kunnen hebben op een grote verscheidenheid aan industrieën, waaronder de technologie-industrie, de auto-industrie en de lucht- en ruimtevaartindustrie.