Descubrimiento podría conducir a chips de memoria mejores

Ingenieros de la Universidad de Michigan han encontrado la manera de mejorar el rendimiento de los materiales ferroeléctricos, que tienen el potencial de dotar a los dispositivos de memoria con más capacidad de almacenamiento en discos duros magnéticos y una velocidad de escritura y vida útil mayor.

En la memoria ferroeléctrica la dirección de polarización de las moléculas eléctricas sirve como cero o un 1 bit. Un campo eléctrico se utiliza para girar la polarización, que es como se almacenan los datos.

Junto a sus colegas de la UM y colaboradores de la Universidad de Cornell, Penn State University y la Universidad de Wisconsin, Madison, Xiaoqing Pan, profesor del Departamento de Ciencia de  Materiales e Ingeniería, ha diseñado un sistema material que espontáneamente  forma espirales de nano-tamaño de polarización eléctrica a intervalos controlables, que podrían proporcionar  espacios naturales  para la conmutación de la polarización y por lo tanto reducir la energía necesaria para girar cada bit.

“Para cambiar el estado en una memoria ferroeléctrica, se debe alimentar un campo eléctrico lo suficiente para inducir a una pequeña región a cambiar la polarización. Con nuestro material, como en un proceso de nucleación, eso no es necesario”, dijo Pan. “Los espacios de nucleación existen intrínsecamente  en las interfases de materiales.”

Para que esto suceda, los ingenieros filetean un material ferroeléctrico en un aislador cuyas redes cristalinas han sido muy igualados. La polarización genera grandes campos eléctricos en la superficie ferroeléctrica que son responsables de la formación espontánea de huecos, un proceso conocido como “vórtice de nanodóminio”.

Los investigadores también  pueden mostrar la polarización del material con resolución atómica, lo que fue un gran desafío, dada la pequeña escala a la que se trabaja. Utilizaron imágenes de un microscopio de resolución sub-angstrom electrónica de transmisión en el Lawrence Berkeley National Laboratory. También desarrollaron el software de procesamiento de imágenes para lograr esto.

“Este tipo de asignación no se ha hecho nunca”, dijo Pan. “Con esta técnica, hemos descubierto un inusual remolino en el que la polarización eléctrica gradualmente gira alrededor de los vórtices.”

Un artículo sobre la investigación, titulado “Spontaneous Vortex Nanodomain Arrays at Ferroelectric Heterointerfaces” está disponible online en Nanoletters.

Esta investigación está financiada por el Departamento de Energía, la Fundación Nacional de Ciencia y la  Oficina de Investigación del ejército de EE.UU.

Autor: Ann Arbor

Enlace original: Fundamental discovery could lead to better memory chips