Voor jaren, fabrikanten hebben computers aangeboden met toenemende hoeveelheden geheugen verpakt in kleinere apparaten. Maar halfgeleiderbedrijven kunnen de omvang van geheugencomponenten niet zo snel verkleinen als vroeger, en huidige ontwerpen zijn niet energiezuinig. Conventionele geheugenapparaten gebruiken transistors en vertrouwen op elektrische velden om informatie op te slaan en uit te lezen. Een alternatieve benadering die zwaar wordt onderzocht, maakt gebruik van magnetische velden om informatie op te slaan. Een veelbelovende versie van een magnetisch apparaat is gebaseerd op het magneto-elektrische effect waardoor een elektrisch veld de magnetische eigenschappen van de apparaten kan veranderen. Bestaande apparaten, echter, hebben de neiging om grote magnetische en elektrische velden te vereisen die moeilijk te produceren en te bevatten zijn.

Een mogelijke oplossing voor dit probleem is een nieuw schakelelement gemaakt van chroom (Cr ₂ O ₃ ), die, op een dag, kan worden gebruikt in computergeheugen en flashdrives. "Het apparaat heeft een beter schaalpotentieel, zodat het kleiner gemaakt kan worden, en zou minder energie verbruiken als het eenmaal op de juiste manier is verfijnd, " zei Randall Victora, een onderzoeker aan de Universiteit van Minnesota en een auteur op het papier. De onderzoekers rapporteren hun bevindingen in Technische Natuurkunde Brieven .

Computergeheugen bestaat uit schakelelementen, kleine apparaten die kunnen in- en uitschakelen om stukjes informatie op te slaan als enen en nullen. Eerdere onderzoekers ontdekten dat chromia's magneto-elektrische eigenschappen betekenen dat het kan worden "geschakeld" met alleen een elektrisch veld, maar schakelen vereist de aanwezigheid van een statisch magnetisch veld. Voortbouwend op deze elementen, Victora en Rizvi Ahmed hebben een ontwerp gemaakt voor een geheugenapparaat met een hart van chromia dat geen extern aangelegd magnetisch veld nodig heeft om te werken.

Hun ontwerp omringt de chromia met magnetisch materiaal. Dit zorgt voor een effectief magnetisch veld door kwantummechanische koppeling met magnetische Cr-momenten, terwijl apparaten zo kunnen worden gerangschikt dat verdwaalde magnetische velden geen invloed hebben op nabijgelegen apparaten. Een element om de staat van het apparaat uit te lezen, om te bepalen of het in één of nul staat, bovenop het apparaat wordt geplaatst. Dit zou mogelijk meer geheugen in een kleinere ruimte kunnen stoppen, omdat de interface tussen de chromia en de magneet de sleutel is tot de koppeling die het apparaat laat functioneren. Naarmate het apparaat krimpt, het grotere oppervlak van de interface ten opzichte van het volume verbetert de werking. Deze eigenschap is een voordeel ten opzichte van conventionele halfgeleiders, waar toename van het oppervlak naarmate de grootte krimpt, leidt tot grotere ladingslekkage en warmteverlies.

Volgende, Victora en Ahmed willen samenwerken met collega's die met chromia werken om het apparaat te bouwen en te testen. Indien succesvol gefabriceerd, dan zou het nieuwe apparaat mogelijk dynamisch willekeurig toegankelijk geheugen in computers kunnen vervangen.

"DRAM is een enorme markt. Het biedt het snelle geheugen in de computer, maar het probleem is dat het veel lading lekt, waardoor het zeer energie-inefficiënt is, " zei Victora. DRAM is ook vluchtig, zodat informatie verdwijnt zodra de stroombron wordt onderbroken, zoals wanneer een computercrash een niet-opgeslagen document wist. Dit apparaat, zoals beschreven in de krant, niet-vluchtig zou zijn.

Echter, zo'n geheugenapparaat zal waarschijnlijk jaren nodig hebben om te perfectioneren. Een belangrijke barrière is de hittetolerantie van het apparaat. Computers genereren veel warmte, en modellering voorspelt dat het apparaat zou stoppen met functioneren rond de 30 graden Celsius, het equivalent van een hete zomerdag. Optimalisatie van de chromia, misschien door het te dopen met andere elementen, kan de werking ervan verbeteren en het geschikter maken om bestaande geheugenapparaten te vervangen.