Les puces mémoire du futur sont presque aussi froides que l’espace

Les chercheurs de l’Université Technologique de Nanyang à Singapour, en collaboration avec plusieurs institutions internationales, ont fait un pas remarquable dans la conception de matériaux alternatifs pour les puces mémoire de haute vitesse. Ces puces sont essentielles pour permettre aux ordinateurs d’accéder rapidement aux données.

Les antiferromagnets, jusqu’à récemment, étaient un mystère pour les chercheurs en termes de lecture des données stockées. Bien qu’ils aient été identifiés comme des candidats prometteurs pour remplacer les matériaux traditionnels tels que le silicium, en raison de leur efficacité énergétique potentielle, la lecture des données qu’ils contenaient restait un défi.

Les données informatiques sont codées sous forme de chaînes de 1 et 0. Il était possible d’« écrire » ces données sur les antiferromagnets, mais les méthodes pour « lire » ces données étaient non seulement inefficaces mais souvent inexactes.

Grâce à l’effort conjoint de scientifiques dirigés par le Professeur Associé Gao Weibo de NTU, une solution a été trouvée. « Notre découverte offre une méthode directe pour lire les données stockées dans les antiferromagnets en distinguant les deux états que les matériaux peuvent prendre, » a déclaré le Prof. Gao.

Problèmes magnétiques : Antiferromagnets versus Ferromagnets

Traditionnellement, les puces mémoire étaient fabriquées à partir de micro-puces en silicium. Les chercheurs ont exploré l’utilisation des ferromagnets, des matériaux magnétiques composés d’alliages de cobalt et de fer, comme alternative énergétique. Mais ils présentent des inconvénients.

Les ferromagnets peuvent être perturbés par des champs magnétiques, ce qui peut corrompre les données stockées. En revanche, les antiferromagnets n’émettent pas de champs magnétiques, ce qui signifie qu’ils sont moins susceptibles d’être perturbés et peuvent être plus densément emballés, augmentant ainsi la capacité de mémoire.

Une tension unique résout le problème de lecture des données

La percée est venue lors d’une étude sur le matériel antiferromagnetic, le tellurure de bismuth de manganèse. À des températures extrêmement basses, presque aussi froides que l’espace extérieur, une tension unique a été mesurée à travers ces matériaux. Cette tension permettait de déterminer si les antiferromagnets étaient codés en 1 ou en 0.

Les chercheurs sont convaincus que d’autres antiferromagnets afficheront un comportement similaire. Le prochain objectif est de tester ces matériaux dans des conditions de température ambiante.

En synthèse

La recherche sur les antiferromagnets ouvre la porte à une nouvelle génération de puces mémoire plus rapides et plus efficaces. L’impact potentiel sur l’industrie technologique est considérable, allant d’ordinateurs plus rapides à des appareils électroniques portables alimentés par ces puces.

Pour une meilleure compréhension

Quel est l’avantage principal des antiferromagnets par rapport aux ferromagnets ?

Les antiferromagnets n’émettent pas de champs magnétiques et sont donc moins susceptibles d’être perturbés par des champs magnétiques externes.

Comment les chercheurs ont-ils résolu le problème de la lecture des données sur les antiferromagnets ?

Ils ont découvert qu’à des températures extrêmement basses, une tension unique mesurée à travers ces matériaux pouvait déterminer leur codage.

Légende illustration principale : Image microscopique du minuscule dispositif contenant du tellurure de manganèse et de bismuth antiferromagnétique (vert) sur lequel les chercheurs de l’université technologique de Nanyang, à Singapour, ont effectué leurs expériences. Les lignes (jaune clair) rayonnant à partir du centre sont des électrodes à partir desquelles le tellurure de manganèse et de bismuth a été traversé par le courant. (Image : NTU Singapore)

Les résultats de leurs expériences, publiés dans la revue scientifique Nature (« Quantum metric-induced nonlinear transport in a topological antiferromagnet« ), ont montré qu’à des températures ultra-basses proches de la froideur de l’espace extra-atmosphérique, si l’on fait passer un courant à travers des antiferromagnets, une tension unique est mesurée à leur niveau.