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Memorie

Memoria 1000 volte più veloce con la radiazione terahertz

Secondo un gruppo di ricercatori è possibile usare la radiazione terahertz per velocizzare la memoria fino a 1000 volte.

Ricercatori del Moscow Institute of Physics and Technology (MIPT), insieme a colleghi tedeschi (University of Regensburg) e olandesi (Radboud University Nijmegen), hanno trovato un modo di aumentare nettamente – per ora in linea teorica – le prestazioni dei computer.

In uno studio pubblicato su Nature Photonics propongono di usare la cosiddetta radiazione Terahertz, (detta anche radiazione submillimetrica, onda Terahertz o onda T) per consentire alle celle di memoria di cambiare stato. Secondo i ricercatori moscoviti questo processo è migliaia di volte più veloce del "magnetic-field-induced switching", ossia l'applicazione di un campo magnetico esterno per il cambiamento dell'informazione.

onte t memoria
L'immagine mostra lo spin di tulio ortoferrite (TmFeO2) e la struttura reticolare a sinistra. A destra le transizioni indotte dalle onde T tra i livelli di energia degli ioni di tulio (Tm3+), che inducono dinamiche di spin coerenti (memory switching).

"Abbiamo dimostrato un modo completamente nuovo di controllare la magnetizzazione che si affida a brevi impulsi elettromagnetici a frequenze terahertz. È un importante passo verso l'elettronica terahertz. Per quanto ne sappiamo il nostro studio è il primo a far uso di questo meccanismo per innescare oscillazioni nei sottosistemi magnetici", ha affermato Anatoly Zvezdin, coautore dello studio e ricercatore del del Prokhorov General Physics Institute e del MIPT.

Uno dei punti deboli dei computer attuali è la memoria, e più in particolare il tempo necessario per completare ogni operazione di scrittura e cancellazione di una cella di memoria magnetica. Ridurre la durata di questo ciclo è un'operazione complessa.

I ricercatori propongono quindi di usare impulsi elettromagnetici a frequenze terahertz – con lunghezze d'onda di circa 0,1 millimetri, tra le microonde e la luce infrarossa – al posto di campi magnetici esterni. La radiazione terahertz è già usata nei body scanner in aeroporto per scovare eventuali armi o esplosivi nascosti sotto i vestiti.

Per verificare la possibilità di usare le onde T per cambiare lo stato della memoria i ricercatori hanno svolto un esperimento con il thulium orthoferrite (TmFeO2, tulio ortoferrite). Trattandosi di un ferromagnete debole genera un campo elettrico grazie all'allineamento ordinato dei momenti magnetici, o spin degli atomi nei microcristalli (domini magnetici). Per indurre il riorientamento degli spin oggi è necessario un campo magnetico esterno.

L'esperimento ha però mostrato che è possibile controllare direttamente la magnetizzazione usando la radiazione terahertz, che eccita le transizioni elettroniche negli ioni di tulio e altera le proprietà magnetiche sia degli ioni di ferro che di tulio. Inoltre l'effetto delle onde T si è dimostrato quasi 10 volte maggiore rispetto a quello di un campo magnetico esterno. In altre parole i ricercatori hanno trovato una tecnica di rimagnetizzazione altamente efficiente e veloce – una solida base per sviluppare memoria ultraveloce. Gli scienziati si aspettano che la loro soluzione funzioni anche con altri materiali.

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