(Phys.org)—In 2015 wetenschappers ontdekten een nieuw magnetoweerstandseffect - dat wil zeggen, een nieuwe manier waarop magnetisatie de elektrische weerstand van een materiaal beïnvloedt, maar nog geen veelbelovende toepassing voor de ontdekking had gevonden, voorbij de bestaande technologieën. Nu in een nieuwe krant, dezelfde onderzoekers hebben aangetoond dat het effect kan worden gebruikt om herinneringen te ontwerpen met vier verschillende stabiele magnetische toestanden, waardoor de geheugens vier bits informatie kunnen opslaan in een enkele magnetische structuur.

De onderzoekers, Kan Onur Avci et al., bij MIT en ETH Zürich, hebben een paper over het nieuwe geheugenconcept gepubliceerd in een recent nummer van Technische Natuurkunde Brieven .

"Met wat apparaat- en structurele optimalisatie, de bitdichtheid van bestaande willekeurig toegankelijke geheugenapparaten kan door verschillende factoren worden verhoogd, met de mogelijkheid van volledig elektrische bediening, " vertelde Avci Phys.org .

Magnetoweerstandseffecten dateren van rond 1850, toen Lord Kelvin aantoonde dat het toepassen van een magnetisch veld op een metalen object de elektrische weerstand van het object in één richting verhoogt en deze in de loodrechte richting verlaagt. Vanaf dat moment, verschillende andere soorten magnetoweerstand zijn ontdekt. Met name, Albert Fert en Peter Grünberg wonnen in 2007 de Nobelprijs voor de natuurkunde voor hun ontdekking van gigantische magnetoweerstand, die wordt gebruikt om magnetische veldsensoren te maken die te vinden zijn in veel van de harde schijven in moderne computers.

in 2015, wetenschappers ontdekten het nieuwste magnetoweerstandseffect, genaamd unidirectionele spin Hall magnetoweerstand. Dit effect verschilt van andere soorten magnetoweerstand doordat de verandering in weerstand afhangt van de richting van de magnetisatie of de elektrische stroom. Zoals de wetenschappers uitleggen, dit richtingsafhankelijke effect treedt op omdat de spin-gepolariseerde elektronen gecreëerd door het spin Hall-effect in een niet-magnetische laag in tegengestelde richtingen worden afgebogen door de magnetisatie van de aangrenzende magnetische laag.

Eerder, dit nieuwe effect werd aangetoond in tweelaagse structuren bestaande uit een niet-magnetische en een magnetische laag. Maar door nog een magnetische laag toe te voegen, bereikten de onderzoekers een groot potentieel voordeel voor herinneringen:het vermogen om onderscheid te maken tussen niet slechts twee, maar vier magnetische toestanden. Andere soorten magnetoweerstandseffecten zijn alleen gevoelig voor de relatieve oriëntatie van de magnetisaties (parallel of antiparallel), hoewel het mogelijk is om vier verschillende magnetische toestanden te hebben. Omdat het nieuwe effect gevoelig is voor de magnetisatierichting van individuele lagen, het kan onderscheid maken tussen alle vier de staten.

De onderzoekers demonstreerden vervolgens vier verschillende weerstandsniveaus die overeenkomen met de vier verschillende magnetische toestanden in hun drielaagse apparaat. Ze toonden aan dat de vier weerstandsniveaus kunnen worden uitgelezen door een eenvoudige elektrische meting, de weg vrijmaakt voor de ontwikkeling van een volledig elektrisch geheugenapparaat met meerdere bits per cel.

De onderzoekers verwachten dat het mogelijk zal zijn om dit geheugenapparaat op te schalen naar hogere bitdensiteiten door meer lagen toe te voegen, die realistisch acht verschillende magnetisatietoestanden mogelijk zou maken, elk met zijn eigen unieke weerstandsniveau. In de toekomst, de onderzoekers zijn ook van plan om materialen te zoeken die een groter unidirectioneel spin Hall-magnetisorweerstandseffect vertonen, wat de prestaties van deze geheugenapparaten verder zou verbeteren.

© 2017 Fys.org