Pokud jde o počítačové paměti, byli jsme v historii svědky velkých změn a řady nových technologií. Například Intel s Micronem tento rok uvede první produkty s novým druhem pamětí 3D Xpoint, které kombinují to nejlepší z NAND flash a DRAM.
Pod vedením týmu vědců z Nottinghamské univerzity, kteří ale úzce spolupracují i s vědci v Polsku, Německu, České republice nebo třeba inženýry ve společnosti Hitachi Europe, ale vzniká nový druh paměti, která může způsobit velkou revoluci.
Antiferomagnetismus pod kontrolou
S feromagnety se asi setkal každý z nás, jsou to materiály, které reagují na externí magnetické pole. Díky tomu se používají například v pevných discích nebo třeba magnetických proužcích na kreditních kartách pro čtení nebo zápis informací. To ale přináší i problémy, protože je možné takové informace omylem smazat magnetickým polem z jiného zařízení a v případě ploten pevných disků to omezuje hustotu jednotlivých prvků.
U antiferomagnetů jsou sousedící spiny vždy protisměrné (Zdroj: Wikipedia)
Antiferomagnety jsou opakem feromagnetů. Z těchto materiálů nevychází žádné magnetické pole a ani je nelze externím magnetickým polem ovlivnit. Vše důležité se totiž děje uvnitř struktury materiálu daného prvku, kde jsou spiny sousedících částic protisměrné.
Ukázka antiferomagnetické konfigurace při simulaci
Dlouho se nevědělo, jak takové struktury využít, ale Jakub Železný předpověděl, že bude možné pomocí elektrického proudu měnit náklon jednotlivých spinů (kvantová vlastnost částice) o 90 stupňů.
Vědcům se tak podařilo vyrobit speciální materiál (CuMnAs) s krystalickou strukturou, který byl složen po jednotlivých atomových vrstvách a umožňuje pomocí elektrických pulsů měnit magnetické momenty uvnitř struktury.
Mnohem stabilnější a rychlejší než feromagnety
Antiferomagnety, které bychom mohli tímto způsobem ovládat ve větší míře, by mohly být zcela novou evolucí pamětí. Díky odolnosti vůči externímu magnetickému poli totiž mohou být jednotlivé prvky mnohem více u sebe a to znamená potenciálně vyšší hustotu neboli kapacitu případné paměti.
Struktura antiferomagnetického materiálu CuMnAs
Tato odolnost je důležitá i u různých zdravotních zařízení, ale třeba také u vesmírných technologií na palubě raketoplánů, satelitů a podobných zařízení. Antiferomagnetická paměť totiž nemůže být vymazána ani velkým magnetickým polem, což je v extrémních podmínkách potřeba.
Oproti feromagnetům je antiferomagnety možné teoreticky mnohem rychleji přepínat, klidně i tisíckrát rychleji, než zvládnou jakékoli současné druhy pamětí.
Univerzální druh paměti?
Paměti založené na antiferomagnetech by tak mohly být v budoucnu velmi rozšířeným druhém pamětí, které se budou vyskytovat v různých variantách ve většině zařízení. Zatím je sice taková představa řadu let daleko, ale vědci se už zaměřili na reálné použití právě coby nového druhu paměti.
Všechny vlastnosti takové paměti jsou skvělé – rychlost, hustota zápisu, stabilita i energetická efektivita. Cílem je tak co nejdříve vyrobit prototyp jednoduché paměti do USB. Finálním problémem, který bude nutné vyřešit pro masivní rozšíření, je samozřejmě hromadná a efektivní výroba.
