recherches sur Internet, des e-mails vieux de dix ans et des offres de vidéo à la demande contribuent à la consommation d'électricité des parcs de serveurs et des centres de données américains, représentant plus de 2 % du total annuel du pays.

Ces centres de données, qui exploitent des millions de disques et contiennent d'énormes quantités de données numériques, consomment environ 70 milliards de kilowattheures par an. Un kWh est suffisant pour garder un smartphone chargé pendant environ un an. À un coût moyen de 10 centimes par kWh, le coût annuel de toute cette énergie est d'environ 7 milliards de dollars.

Aujourd'hui, une méthode susceptible de réduire la consommation d'énergie des dispositifs de mémoire magnétique et d'améliorer leur vitesse progresse à l'Université Purdue. Le procédé implique une combinaison de matériaux spintroniques et photoniques, où des impulsions laser ultracourtes sont utilisées pour générer des champs magnétiques intenses afin de manipuler l'orientation du spin des matériaux magnétiques.

"Nous avons réuni ces deux domaines pour trouver une solution à un problème vieux de plusieurs décennies, " dit Ernesto Marinero, professeur de génie des matériaux et de génie électrique et informatique au Collège d'ingénierie de Purdue. "Nous voulions trouver des moyens plus rapides de commuter la magnétisation dans les dispositifs de mémoire à nano-échelle spintronique."

Marinero a travaillé avec Vlad Shalaev et Alexandra Boltasseva, experts en photonique et professeurs au Purdue's College of Engineering, développer un nouvel effort de magnéto-photonique pour utiliser la lumière pour contrôler les processus de magnétisation pour une variété d'applications, résultant en des dispositifs commutables ultra-rapides.

« Nous sommes parmi les premiers à développer avec succès une méthode de commutation tout optique de nano-aimants sur puce dans des modules de mémoire haute densité, " dit Marinero.

Cette technologie émergente implique des ondes électroniques collectives, ou plasmons, déclenché lorsque la lumière frappe un matériau à l'échelle nanométrique tel qu'un métal qui peut supporter les ondes électroniques. Ces plasmons génèrent d'intenses, champs magnétiques ultra-courts à l'interface de matériaux optiques et magnétiques judicieusement choisis.

En modifiant les propriétés de la lumière incidente, la direction du champ magnétique résultant est inversée, qui permet la manipulation de l'orientation magnétique dans le matériau magnétique, une exigence critique pour le stockage d'informations magnétiques. Simulations numériques réalisées par Aveek Dutta, un étudiant diplômé en ingénierie, prédire de grandes améliorations de champ magnétique entraînées par des excitations plasmoniques induites.

La méthode de l'équipe Purdue consiste à utiliser la puissance de l'optique, grâce à des caractéristiques appelées résonances plasmoniques de surface localisées, pour coupler la lumière à des nano-aimants et produire des vitesses de commutation de dispositifs spintroniques plus rapides et une consommation d'énergie potentiellement plus faible. La lumière permet de changer l'orientation de l'aimantation, le principe clé de l'encodage numérique des informations dans les dispositifs de stockage magnétique.

"Nous pensons que notre méthode pourrait à terme conduire à des vitesses d'écriture en mémoire de 1, 000 fois plus rapide que les actuelles, " Marinero a déclaré. " L'un de nos principaux domaines de réussite est de continuer à développer des matériaux qui interagissent avec les aimants de manière efficace. "