نوع جدیدی از مموری محاسباتی توسط دانشمندان ایرانی ارائه شد

گروه علمی «تیتریک»؛ محققان به رهبری پروفسور «میترا طاهری»، دانشیار کالج مهندسی و سرپرست گروه مشخصه‌بندی دینامیک دپارتمان علوم مواد و مهندسی، به همراه «سیامک نجاتی»، دانش‌آموخته دانشگاه صنعتی شریف و محقق دانشگاه درکسل، به دنبال درک عمیق‌تر موادی هستند که در ذخیره‌سازی داده‌های اسپینترونیکی (spintronic) به کار می‌روند.

اسپینترونیکی که لغت کوتاه‌شده برای «الکترونیک انتقال اسپین» است، حوزه‌ای است که به دنبال مهارکردن اسپین طبیعی الکترون‌ها با هدف کنترل‌کردن ویژگی‌های مغناطیسی یک ماده است. برای کاربردی مانند مموری محاسباتی که در آن، مغناطیسم عنصری کلیدی است، درک و دستکاری نیروی اسپینترونیک می‌تواند بسیاری از فرصت‌های جدید را پیش روی دانشمندان بگشاید.

مموری اسپینترونیکی، جایگزین جذابی برای هارددرایوها و حافظه رم است زیرا این ماده می‌تواند برای ذخیره‌کردن داده‌ها خود را بازنویسی کند.

در حالی که مواد اسپینترونیک از اوایل دهه 2000 در حسگرها به کار رفته‌اند، این مواد اخیرا برای استفاده مستقیم در مموری‌ها به کار رفته‌اند.

گروه میترا طاهری، قواعد فیزیک موجود در پس اسپینترونیک‌ها در مقیاس اتمی را به دقت بررسی می‌کند تا موادی که بتوان از آن‌ها در ابزارهای مموری استفاده کرد، را بیابند.

محققان به دنبال ارائه چهارچوبی برای درک تعداد پارامترهای ساختاری، شیمیایی، مغناطیسی و الکترونیکی مرتبط با یکدیگر هستند. آن‌ها ویژگی‌هایی در مقیاس اتمی را بررسی می‌کنند و این گامی مهم برای استفاده از اسپینترونیک‌ها در آینده به شمار می‌آید.

از لحاظ تئوری، مموری اسپینترونیک می‌تواند با تنظیم‌کردن اسپین‌های الکترون‌ها و با کمک گرفتن از جریان برق ویژه و قطبید‌ه‌شده از میان مواد، داده‌ها را کدگذاری کند.

برای درک بهتر چگونگی رخداد این پدیده، تیم علمی ساختار، شیمی و مغناطیسی یک ماده اکسید فیلم نازک لایه‌بندی‌شده را بررسی کرد که نویدی برای استفاده در مموری داده اسپینترونیک را از خود نشان داده است. این ماده، توسط تیمی از محققان دانشگاه ایلینوی در اربانا-شمپین ساخته شده است.

محققان از میکروسکوپی الکترونی انتقال اسکن‌کننده پیشرفته و شیوه‌های با تفکیک‌پذیری بالا برای مشاهده رفتار این ماده در تقاطع لا‌یه‌ها استفاده کردند و دریافتند که بخش‌هایی از آن، از لحاظ الکتریکی به طور غیریکنواختی قطبیده شده‌اند.

مشاهدات نشان داد قطبش در سراسر این ماده متغیر بود و منسجم نبود. این موضوع در کاربردهای اسپینترونیکی حائز اهمیت است زیرا نشان می‌دهد که چگونه ویژگی‌های مغناطیسی ماده را می‌توان به صورت موضعی تنظیم کرد.

طاهری گفت: ابزارهای الکترونیکی به طور مداوم در حال کوچک‌شدن هستند و درک این مواد در مقیاس اتمی به دانشمندان در کنترل ویژگی‌های آن‌ها، کاهش مصرف برق و افزایش تراکم‌ ذخیره‌سازی کمک می‌کند. هدف اصلی ما مهندسی‌کردن موادی در سطح میکرو است و این مطالعه گامی بزرگ به سمت این هدف است.

جزئیات این دستاورد علمی در مجله Nature Communications ارائه شد.