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Matemáticos analizan nuevo dispositivo informático ‘la memoria racetrack’
La competición para crear el portátil más pequeño, más ligero y más barato del mercado está motivando la búsqueda permanente de un mejor dispositivo de memoria, frente a la tecnología actual, 2D, de los discos duros. Matemáticos de la Universidad de Bristol han estado analizando la posibilidad de una iniciativa de este tipo: el dispositivo de memoria racetrack, propuesto por investigadores de IBM.
En este dispositivo de memoria 3D, los bits de información se almacenan en columnas muy delgadas de nanocables magnetizados. El espesor de estos cables – cerca de 1000 veces más pequeños que un cabello humano – tiene propiedades especiales que significan que el magnetismo a lo largo del cable sólo puede apuntar en dos sentidos: hacia arriba o hacia abajo.
Cada nanocable se divide en varios dominios donde el magnetismo señala ya sea hacia arriba o hacia abajo y cada bit de información se almacena en cada dominio. Puesto que la estructura es tan pequeña, un gran número de bits se puede almacenar en un espacio muy pequeño. Además, los nanocables se pueden mantener en una matriz 3D, que es mucho más pequeña y más rentable que los discos duros.
Pero, ¿cómo son estos fragmentos de información que se pueden ‘leer’ y ‘escribir’? La respuesta está en el divisor entre cada dominio: la pared de dominio. Cuando pulsos de corriente de nanosegundos se envían a través del nanocable, interactúan con la pared de dominio, haciendo que se puede desplazar a lo largo. Como a lo largo del dominio las paredes se propagan a velocidad constante, cada bit de información puede ser leído o escrito en un tiempo proporcional a la velocidad de las paredes de dominio.
¿Será factible este fenómeno en la práctica? La investigación reciente por el Dr. Ross Lund de la Facultad de Matemáticas de Bristol, que investigó la estabilidad de dichas paredes de dominio cuando se aplicaron diferentes intensidades de corriente, sugiere que será posible a menos que se aplique una corriente excesiva.
El Dr Lund dijo: «Sabemos que cuando la corriente excede un nivel umbral, las paredes de dominio, dejan de desplazarse a una velocidad constante fiable, pero qué pasa con las paredes de dominio una vez se aplique demasiada corriente, no se entendía bien – hasta ahora.»
Utilizando una técnica matemática llamada expansiones asintóticas, el Dr. Lund ha sido capaz de explicar la dinámica de las paredes de dominio. Una vez que la corriente excede el valor umbral de las paredes de dominio ya no se desplazan a una velocidad uniforme, sino que se comportan de una forma matemática hermosa pero inestable, por lo que es imposible que cualquier ‘bit’ de información se pueda leer o escribir.
El trabajo del Dr. Lund demuestra las paredes de dominio, en promedio, todavía se propagan a lo largo del nanocable pero con oscilatoria adicional y características rotacionales. Las paredes de dominio se traducen hacia adelante en una oscilación ponderada del lado derecho, similar a la noción de «dos pasos adelante, un paso atrás’.
Además, los vectores de magnetización del ‘arriba o hacia abajo en el nanocable’ comienzan a girara su alrededor. Este comportamiento inestable hace que sea imposible de leer o escribir la información con precisión. Así como una unidad de disco duro se convierte efectivamente en inútil si un potencial excesivo se aplica a través del cable.
Comprender el proceso del dispositivo de memoria racetrack totalmente en términos matemáticos proporciona una explicación completa del proceso complicado que pasa cerca del umbral de potencial. Este análisis es fundamental para obtener un dispositivo de este tipo más rápido y fiable, y debe ayudar a desarrollar aún más este nuevo dispositivo alternativo del disco duro.
Ampliar en:
‘Domain wall motion in magnetic nanowires: an asymptotic approach’ by A. Goussev, R. Lund, J. Robbins, V. Slastikov and C. Sonnenberg in Proceedings of the Royal Society A. rspa.royalsocietypublishing.or… 9/2160/20130308.full
Comportamiento clásico observado en el dominio cuántico
Para los circuitos electrónicos cada vez más pequeños, aumentan su resistividad y se hace más difícil para una carga eléctrica pasar a su través.
Sin embargo, los investigadores han conseguido fabricar nanocables de un solo átomo de espesor y cuatro de longitud, que transportan una carga, así como los hilos de cobre incluso a bajas temperaturas. Este hallazgo es sorprendente porque la mayoría de los expertos indicaban acerca de la nanoescala que los efectos cuánticos limitarían la capacidad de miniaturizar los circuitos electrónicos. Bent Weber y sus colegas hicieron nanocables mediante el depósito de átomos de fósforo separados por tan sólo un nanómetro sobre una superficie de silicio mediante un microscopio de efecto túnel. Sus nanocables tiene un espesor de 1.5 a 11 nanómetros, mientras que la capacidad es la de los conductores de cobre, muestran que las propiedades se pueden conservar a la escala atómica. Los investigadores que observaron este comportamiento en el campo cuántico convencional sugieren que las nuevas generaciones de dispositivos electrónicos más pequeños siguen siendo posibles. La perspectiva de un artículo de David Ferry explica con más detalle estos resultados y sus implicaciones.
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