Pendant des années, les fabricants ont proposé des ordinateurs avec des quantités croissantes de mémoire emballée dans des appareils plus petits. Mais les fabricants de semi-conducteurs ne peuvent pas réduire la taille des composants de mémoire aussi rapidement qu'avant, et les conceptions actuelles ne sont pas économes en énergie. Les dispositifs de mémoire conventionnels utilisent des transistors et s'appuient sur des champs électriques pour stocker et lire les informations. Une approche alternative largement étudiée utilise des champs magnétiques pour stocker des informations. Une version prometteuse du dispositif magnétique repose sur l'effet magnétoélectrique qui permet à un champ électrique de modifier les propriétés magnétiques des dispositifs. Appareils existants, cependant, ont tendance à nécessiter des champs magnétiques et électriques importants qui sont difficiles à produire et à contenir.

Une solution potentielle à ce problème est un nouvel élément de commutation fabriqué à partir de chrome (Cr 2 O 3 ), lequel, un jour, peut être utilisé dans la mémoire de l'ordinateur et les lecteurs flash. "L'appareil a un meilleur potentiel d'évolutivité, afin qu'il puisse être plus petit, et utiliserait moins d'énergie une fois qu'il est convenablement raffiné, " a déclaré Randall Victora, chercheur à l'Université du Minnesota et auteur de l'article. Les chercheurs rapportent leurs découvertes dans Lettres de physique appliquée .

La mémoire de l'ordinateur est composée d'éléments de commutation, de minuscules appareils qui peuvent s'allumer et s'éteindre pour stocker des bits d'information sous forme de uns et de zéros. Des chercheurs précédents ont découvert que les propriétés magnétoélectriques de la chromie signifient qu'elle peut être "commutée" avec seulement un champ électrique, mais la commutation nécessite la présence d'un champ magnétique statique. En s'appuyant sur ces éléments, Victora et Rizvi Ahmed ont créé un design pour un dispositif de mémoire avec un cœur de chrome qui ne nécessite aucun champ magnétique externe pour fonctionner.

Leur conception entoure la chromie d'un matériau magnétique. Cela fournit un champ magnétique efficace par couplage mécanique quantique aux moments magnétiques Cr, tout en permettant aux appareils d'être disposés de manière à empêcher les champs magnétiques parasites d'affecter les appareils à proximité. Un élément pour lire l'état de l'appareil, pour déterminer s'il est dans un état un ou zéro, est placé sur le dessus de l'appareil. Cela pourrait potentiellement emballer plus de mémoire dans un espace plus petit car l'interface entre la chromie et l'aimant est la clé du couplage qui fait fonctionner l'appareil. Au fur et à mesure que l'appareil rétrécit, la plus grande surface de l'interface par rapport à son volume améliore le fonctionnement. Cette propriété est un avantage par rapport aux semi-conducteurs conventionnels, où l'augmentation de la surface à mesure que la taille diminue entraîne une plus grande fuite de charge et une plus grande perte de chaleur.

Prochain, Victora et Ahmed visent à collaborer avec des collègues qui travaillent avec chromia pour construire et tester l'appareil. Si fabriqué avec succès, alors le nouveau dispositif pourrait potentiellement remplacer la mémoire vive dynamique dans les ordinateurs.

"La DRAM est un marché énorme. Elle fournit la mémoire rapide à l'intérieur de l'ordinateur, mais le problème est qu'il fuit beaucoup de charge, ce qui le rend très économe en énergie, " a déclaré Victora. La DRAM est également volatile, donc l'information disparaît une fois la source d'alimentation interrompue, comme lorsqu'un crash informatique efface un document non enregistré. Cet appareil, comme décrit dans le document, serait non volatile.

Cependant, un tel dispositif de mémoire prendra probablement des années à se perfectionner. Un obstacle important est la tolérance à la chaleur de l'appareil. Les ordinateurs génèrent beaucoup de chaleur, et la modélisation prédit que l'appareil cesserait de fonctionner aux alentours de 30 degrés Celsius, l'équivalent d'une chaude journée d'été. Optimisation de la chromie, peut-être en le dopant avec d'autres éléments, peut améliorer son fonctionnement et le rendre plus adapté au remplacement des dispositifs de mémoire existants.