Des chercheurs de l'UAB, en collaboration avec l'ICN2, ont développé un matériau nanoporeux à base d'un alliage de cuivre et de nickel, avec une structure similaire à celle d'une éponge avec des pores mesurant la taille d'un millionième de millimètre, qui permet de manipuler et de stocker des informations en utilisant très peu d'énergie. Ces nanoéponges pourraient être la base de nouvelles mémoires magnétiques pour ordinateurs et téléphones portables avec une plus grande efficacité énergétique que celles qui existent actuellement.

Afin de stocker des informations dans les mémoires magnétiques classiques des appareils électroniques, les petits domaines magnétiques des matériaux fonctionnent en pointant vers le haut ou vers le bas selon les champs magnétiques. Pour générer ces champs, il est nécessaire de produire des courants électriques, mais ces courants chauffent les matériaux et une grande quantité d'énergie est dépensée pour les refroidir. Pratiquement 40 pour cent de l'énergie électrique entrant dans les ordinateurs (ou serveurs "Big Data") se dissipe sous forme de chaleur.

En 2007, Des scientifiques français ont observé que lorsque les matériaux magnétiques sont placés en couches ultra-minces et qu'une tension est appliquée, la quantité de courant et d'énergie nécessaire pour pointer les domaines magnétiques a été réduite de 4 %. Cependant, cette légère réduction n'était pas suffisamment importante pour être appliquée aux appareils.

Une équipe de recherche dirigée par Jordi Sort, Chercheur ICREA et conférencier du Département de Physique de l'Universitat Autònoma de Barcelona, avec la collaboration de l'Institut Catalan des Nanosciences et Nanotechnologies (ICN2), a cherché une solution basée sur les propriétés magnétiques d'un nouveau matériau nanoporeux qui pourrait augmenter cette surface. Le nouveau matériel, qui est présenté cette semaine dans la revue Advanced Functional Materials, consiste en des films nanoporeux d'alliage de cuivre et de nickel, organisé de manière à ce que l'intérieur forme des surfaces et des trous similaires à celui de l'intérieur d'une éponge, mais avec une séparation entre les pores de seulement 5 ou 10 nanomètres. En d'autres termes, les parois des pores contiennent assez de place pour seulement quelques dizaines d'atomes.

"De nombreux chercheurs appliquent des matériaux nanoporeux pour améliorer les processus physico-chimiques, comme dans le développement de nouveaux capteurs, mais nous avons étudié ce que ces matériaux pouvaient apporter à l'électromagnétisme, " explique Jordi Sort. " Les nanopores trouvés à l'intérieur des matériaux nanoporeux offrent une grande surface. Avec cette vaste surface concentrée dans un très petit espace, nous pouvons appliquer la tension d'une batterie et réduire énormément l'énergie nécessaire pour orienter les domaines magnétiques et enregistrer les données. Cela représente un nouveau paradigme dans l'économie d'énergie des ordinateurs et dans le calcul et le traitement des données magnétiques en général, " dit Jordi Sort.

Des chercheurs de l'UAB ont construit les premiers prototypes de mémoires magnétiques nanoporeuses à base d'alliages de cuivre et de nickel (CuNi) et sont parvenus à des résultats très satisfaisants, avec une réduction de 35 pour cent de la coercivité magnétique, une grandeur liée à la consommation d'énergie nécessaire pour réorienter les domaines magnétiques et enregistrer les données.

Dans ces premiers prototypes, les chercheurs ont appliqué la tension à l'aide d'électrolytes liquides, mais travaillent maintenant sur des matériaux solides qui pourraient aider à mettre en œuvre les dispositifs sur le marché. Selon Jordi Sort, « La mise en œuvre de ce matériel dans les mémoires des ordinateurs et des appareils mobiles peut offrir de nombreux avantages, principalement en économie d'énergie directe pour les ordinateurs et en augmentation considérable de l'autonomie des appareils mobiles".

Le développement de nouveaux dispositifs nanoélectroniques à efficacité énergétique améliorée est l'un des axes stratégiques inclus dans le programme Horizon 2020 de l'Union européenne. Selon certaines estimations, si le courant électrique est complètement remplacé par la tension dans les systèmes de traitement de données, les coûts énergétiques peuvent être réduits d'un facteur 1/500. En réalité, les serveurs informatiques de grandes entreprises telles que Google et Facebook sont situés sous l'eau, ou dans les pays nordiques où les températures sont très basses, dans le but de réduire la consommation de chauffage et d'énergie.