La mémoire numérique et la sécurité pourraient être transformées selon de nouvelles recherches, qui a pour la première fois montré que les antiferromagnétiques peuvent être facilement contrôlés et lus en commutant la direction des courants électriques ordinaires à une vitesse ultra-rapide.

Physiciens de l'Université de Nottingham, ont publié de nouvelles recherches dans la prestigieuse revue académique Nature Nanotechnologie qui montre comment "l'ordre magnétique" de ces antiferromagnétiques peut être contrôlé efficacement pour créer un dispositif de mémoire potentiellement un 1, 000 fois plus rapide que les technologies actuelles – une découverte qui pourrait transformer la mémoire numérique, rendre les appareils plus petits, Plus vite, plus sûr et économe en énergie.

Chercheur principal Dr Peter Wadley, de l'École de physique et d'astronomie de l'Université de Nottingham a déclaré :« Récemment à Nottingham, nous avons montré pour la première fois que les antiferromagnétiques peuvent être facilement contrôlés et lus à l'aide de courants électriques ordinaires, et, ce faisant, a démontré le premier dispositif de mémoire entièrement antiferromagnétique. Cette recherche va encore plus loin et montre un moyen encore plus efficace de les contrôler avec moins de contacts électriques. L'utilisation d'antiferromagnétiques en spintronique n'est pas un changement incrémentiel par rapport aux approches précédentes, mais vraiment un tout autre jeu de balle. Cela pourrait être extrêmement important car les antiferromagnétiques ont un ensemble intrigant de propriétés, y compris une limite de vitesse de commutation théorique environ 1000 fois plus rapide que les meilleures technologies de mémoire actuelles."

Cette nouvelle forme de mémoire pourrait être extrêmement utile dans l'électronique moderne. Les antiferromagnétiques ne produisent pas de champs magnétiques, ce qui signifie que les éléments individuels peuvent être emballés plus étroitement, conduisant à une densité de stockage plus élevée. La mémoire antiferromagnétique est également insensible aux champs magnétiques et aux rayonnements, ce qui la rend particulièrement adaptée aux marchés de niche, comme l'électronique des satellites et des avions.

Expliquer le magnétisme

Les matériaux magnétiques ont été technologiquement importants pendant des siècles, de la boussole aux disques durs modernes. Cependant presque tous ces matériaux ont appartenu à un type d'ordre magnétique :le ferromagnétisme. C'est le type d'aimant que nous connaissons tous, des aimants de réfrigérateur aux moteurs de machine à laver et aux disques durs d'ordinateur. Ils produisent un champ magnétique externe que nous pouvons « ressentir » car tous les minuscules moments magnétiques atomiques qui les constituent aiment s'aligner dans la même direction. C'est ce champ qui fait coller les aimants des réfrigérateurs et que l'on voit parfois cartographié avec de la limaille de fer.

Parce qu'ils n'ont pas de champ magnétique externe, les antiferromagnétiques sont difficiles à détecter et jusqu'à présent difficiles à contrôler. Pour cette raison, ils n'ont trouvé presque aucune application. Les antiferromagnétiques ne produisent pas de champ magnétique externe car tous les petits moments atomiques constitutifs voisins pointent dans des directions exactement opposées les uns des autres. Ce faisant, ils s'annulent et aucun champ magnétique externe n'est produit :ils ne colleront pas aux réfrigérateurs et ne dévieront pas l'aiguille d'une boussole.

Mais les antiferromagnétiques sont magnétiquement plus robustes et lorsque vous changez un antiferromagnétique, cela peut se produire environ 1000 fois plus rapidement qu'un ferroaimant. Cela pourrait créer une mémoire informatique qui fonctionne beaucoup plus rapidement que la technologie de mémoire actuelle.

Comment ont-ils fait ?

Utilisant une structure cristalline très spécifique, CuMnAs, cultivé dans un vide presque complet, couche atomique par couche atomique — l'équipe de recherche a démontré que l'alignement des « moments magnétiques » de certains types d'antiferroaimants peut être contrôlé par des impulsions électriques à travers le matériau.

Le Dr Wadley poursuit : « Si vous êtes capable de contrôler les antiferromagnétiques, ils se déplacent très rapidement. Nous venons de démontrer le contrôle par des impulsions laser de picosecondes uniques, ce qui les place en régime Térahertz (~1000 fois plus rapide que les meilleurs souvenirs commerciaux). Nous avons également démontré des moyens électriques efficaces de les contrôler à température ambiante en utilisant des courants du même ordre que les dispositifs de mémoire commerciaux. Cela signifie que nous ne sommes peut-être pas si loin de l'application commerciale et a suscité un énorme intérêt pour le domaine de la recherche au cours des 2 dernières années. »

Impact sur la société

Si tout ce potentiel pouvait être réalisé, la mémoire antiferromagnétique serait un excellent candidat pour une mémoire dite "universelle", remplacer toutes les autres formes de mémoire en informatique, et transformer nos appareils électroniques.

Le Dr Wadley conclut :« Avec la capacité de contrôler les antiferromagnétiques, nous sommes plus près que jamais de pouvoir l'appliquer commercialement. Les antiferromagnétiques ont le potentiel de concurrencer d'autres formes de mémoire, ce qui conduirait à une refonte de l'architecture informatique, d'énormes augmentations de vitesse et des économies d'énergie. La puissance de calcul supplémentaire pourrait avoir des impacts sociétaux importants dans de nombreux domaines, y compris le calcul de domaines lourds comme la recherche sur le cancer et la recherche sur les maladies dégénératives. »