نوروز 96

تحولی در ذخیره حافظه با عایق مغناطیسی

دانشمندان با استفاده از یک نوع ماده عایق مغناطیسی که به طور معمول رسانای برق نیست، نشان داده‌اند که جریان الکتریکی می‌تواند از مرز دانه‌های موجود در ماده جریان یابد.



به گزارش سرویس علمی ایسنا، تحقیقات اخیر نه تنها تایید کننده این باور قدیمی است که عایق‌های مغناطیسی می‌توانند برای هدایت جریان برق استفاده شوند، بلکه همچنین احتمال ایجاد دستگاه‌های حافظه مغناطیسی بسیار کارآمد را ارائه می‌کنند.

ژی شون شن، استاد دانشگاه استنفورد و آزمایشگاه ملی شتاب‌دهنده SLAC که سرپرستی این تحقیقات را به عهده دارد، اظهار کرد: تصور می‌شد که این جنبه جالب از فیزیک وجود دارد، اما در طول 60 سال گذشته این امر نامشخص مانده بود و اکنون در این آزمایش به طور مستقیم مشاهده شده است.

ماده مورد بررسی، ترکیبی از نئودیمیم، ایریدیوم و اکسیژن (ND2Ir2O7) است. این ماده که در آزمایشگاه دانشگاه توکیو و موسسه تحقیقاتی ریکن ژاپن ساخته شده، از لحاظ فنی یک ماده مغناطیسی دارای تعداد زیادی از الکترون‌های جفت نشده انباشته در یک ردیف است که به طور معمول یک مغناطیس کلی به مواد می‌دهند.

با این حال بر خلاف آزمایشات اخیر که مواد مغناطیسی را از مواد غیر مغناطیسی تولید کرده بودند، چیدمان مولکولی این ماده با خنثی شدن اثر نئودیمیم توسط دیگر مواد تشکیل دهنده این ترکیب، آن را به شکل غیر مغناطیس ارائه کرده است. این امر اگرچه ممکن است کمی خلاف انتظار به نظر برسد، اما به این معنی است که دانشمندان می‌توانند با استفاده از ساختار مولکولی غیر معمول ماده به مشاهده رفتارهای مختلف و غیر معمول الکترون که در مواد متداول‌تر امکان پذیر نیست، بپردازند.

ترکیب غیرمتعارف این ماده نمی‌تواند برق را به شیوه‌های رایج هدایت کند اما تحقیقات اخیر نشان داده که این ترکیب از طریق دامنه‌های مغناطیسی که در مرز دانه‌های تشکیل‌دهنده آن وجود دارد،‌ می‌تواند راههایی را برای هدایت جریان برق فراهم می‌کند. این مناطق در دماهای خاص و با استفاده از انرژی مایکروویو، مسیرهای مداوم و مارپیچی را برای حرکت جریان الکتریکی تشکیل می‌دهند. این ماده همچنین با تغییر دمای اعمال شده قادر به تغییر از حالت رسانا به عایق است که می‌تواند نویدبخش برنامه‌های کاربردی حافظه مغناطیسی بسیار کارآمد در آینده باشد.

به گفتهمحققان، این ترکیب می‌تواند یک راه ساده‌تر برای استفاده از مواد مغناطیسی مانند حافظه را فراهم کند.

گروه تحقیقاتی دانشگاه استنفورد، برای مشاهده رفتار رسانایی قابل تغییر این ماده، از میکروسکوپ امپدانس مایکروویو استفاده کردند. این روش شامل تزریق مستقیم انرژی مایکروویو به ماده از طریق یک کاوشگر بسیار ریز و اندازه‌گیری قدرت انرژی آن در راه بازگشت است. این فرایند با قابلیت آزمایش نواحی به کوچکی 100 نانومتر، به محققان اجازه می‌دهد تا مقاومت الکتریکی مواد را اندازه‌گیری کنند.

محققان همچنین نشان داده‌اند که تغییر ترتیب حوزه‌های مغناطیسی در ماده ممکن است راههای منحصر بفردی را برای ذخیره اطلاعات ارائه دهد. به اعتقاد آنها، با تغییر مقدار دامنه موجود در یک ناحیه باریک توسط حرارت دادن و یا خم کردن ماده می‌توان خواص عایق یا رسانا بودن آن را به طور قابل توجهی تغییر داد. به این ترتیب، این دو حالت متفاوت می‌توانند به عنوان یک و صفر در نظر گرفته شده و برای ذخیره‌سازی و بازیابی اطلاعات به کار گرفته شوند.

به گفته دانشمندان، این دستگاههای حافظه می‌توانند با ثبات‌تر از دستگاه‌های حافظه فعلی باشند و در آینده ممکن است در ابعاد فیزیکی بسیار کوچکتری نسبت به نمونه های کنونی تولید شوند.

نتایج حاصل از این پژوهش اخیرا در مجله ساینس منتشر شده است.

منبع :