Một nhóm nghiên cứu do các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Washington đứng đầu vừa công bố trên tạp chí Science bài về một cách mới để mã hóa thông tin bằng cách sử dụng các nam châm chỉ dày vài lớp nguyên tử.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng vật liệu siêu mỏng để tạo ra sự kiểm soát chưa từng có đối với dòng điện tử dựa trên hướng quay của chúng. Các “spin” điện tử là tương tự như các nam châm nhỏ, hạ nguyên tử. Các vật liệu mà họ sử dụng bao gồm các tấm crom triiodide (CrI3), một vật liệu được mô tả trong năm 2017 như là chất cách điện từ 2-D đầu tiên. Bốn tấm đã tạo ra hệ thống mỏng nhất có thể chặn các electron dựa trên spin của chúng trong khi thực hiện kiểm soát mạnh hơn 10 lần so với các phương pháp khác.
“Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy khả năng tăng lưu trữ thông tin dựa trên công nghệ từ tính đến giới hạn mỏng nguyên tử“, đồng tác giả của bài báo, Song Tiancheng, tiến sĩ vật lý tại Đại học Washington (UW) cho biết. Các nhà nghiên cứu đã kẹp hai lớp CrI3 giữa các tấm graphen. Họ cho thấy rằng, tùy thuộc vào cách các spin được căn chỉnh giữa mỗi tấm CrI3, các electron có thể không bị cản trở giữa hai tấm graphene hoặc phần lớn bị chặn. Các nhà nghiên cứu cho biết, hai cấu hình khác nhau này có thể hoạt động như các bit, cụ thể là các số 0 và các mã nhị phân trong máy tính hiện nay. “Các đơn vị chức năng của loại bộ nhớ này là các nút nối từ trường, hoặc MTJ, là các cổng từ tính có thể ngăn chặn hoặc cho qua dòng điện tùy thuộc vào cách quay của khớp nối với nhau“, theo đồng tác giả của bài báo, TS. Vật lý Xinghan của UW.
Trong hai lớp CrI3, các spin giữa mỗi lớp được căn chỉnh theo cùng một hướng hoặc hướng ngược lại, dẫn đến hai tốc độ khác nhau mà các electron có thể chảy qua cổng từ. Nhưng với ba và bốn lớp, có nhiều kết hợp hơn cho các spin giữa mỗi lớp, dẫn đến nhiều tỷ lệ riêng biệt mà tại đó các electron có thể truyền qua vật liệu từ tính từ một tấm graphene này sang tấm graphene khác. Theo các nhà nghiên cứu, thay vì máy tính của bạn chỉ có hai lựa chọn để lưu trữ một phần dữ liệu, nó có thể có sự lựa chọn A, B, C, thậm chí D và hơn thế nữa. Vì vậy, không chỉ các thiết bị lưu trữ sử dụng các mối nối CrI3 có hiệu quả hơn, mà về cơ bản chúng sẽ lưu trữ nhiều dữ liệu hơn.
“Mặc dù thiết bị hiện tại của chúng tôi yêu cầu từ trường khiêm tốn và chỉ hoạt động ở nhiệt độ thấp, không thể sử dụng trong công nghệ hiện tại, nhưng khái niệm thiết bị và nguyên tắc hoạt động là mới lạ và đột phá“, Xu Xiaodong cho biết.