Tăng mật độ bộ nhớ bằng các dây nano

Các nhà vật lý Mỹ vừa công bố một kỹ thuật mới cho phép chúng ta nhảy thêm một bước trong việc sử dụng các dây nano từ tính cho các linh kiện lưu trữ thông tin mật độ cao.

Kỹ thuật này bao gồm việc di chuyển các vách domain từ (magnetic domain wall) - vùng phân cách giữa 2 domain từ liền nhau - dọc theo một dây nano bằng cách sử dụng mật độ dòng phân cực spin cực nhỏ so với các kỹ thuật trước đây. Các nhà nghiên cứu khẳng định rằng bước nhảy này có thể đem lại một loại bộ nhớ từ mới với mật độ lưu trữ gấp hàng trăm lần so với các bộ nhớ RAM hiện nay (Theo kết quả trên Science 315 1553).

Vách domain từ tính là một biên hẹp giữa 2 domain từ liên tiếp, mà có vector từ hóa hướng theo hai phương khác nhau. Vách domain có thể di chuyển trong vật liệu bằng cách đặt một từ trường ngoài hoặc tiêm một dòng phân cực spin. Một số nhà vật lý đã tính toán rằng chuyển động này có thể được khai thác trong các bộ nhớ kiểu "racetrack", mà có thể lưu trữ dữ liệu với mật độ lớn hơn các bộ nhớ RAM hiện tại rất nhiều.

Trong một bộ nhớ "racetrack", dữ liệu được lưu trữ theo một dãy của các domain từ tính - được ngăn cách bởi các vách domain, dọc theo một dây nano (hình vẽ). Các bit riêng biệt được lưu trữ và truy xuất bằng cách dịch chuyển các dãy này dọc các dây nano và cắt ngang đầu đọc, đầu ghi.

Nếu công nghệ này thành công, một phương pháp khả thi là sử dụng các dòng phân cực spin để di chuyển các vách domain trong các dây nano. Và thách thức chính là làm sao để giảm mật độ dòng xuống đến mức đủ nhỏ để có thể di chuyển cách vách domain khi mà chúng bị hãm dịch chuyển bởi các sai hỏng trong dây. Hiện tại, mật độ dòng cần thiết là quá lớn cho các bộ nhớ thương phẩm.

Nhưng mới đây, Stuart Parkin cùng các đồng nghiệp ở Trung tâm Nghiên cứu Almaden của IBM (Mỹ) đã tìm ra cách để làm giảm mật độ dòng phân cực đi hơn 5 lần bằng cách khai thác đặc tính là có các tần số dao động riêng của các vách domain bị hãm. Khi cho một chuỗi các xung dòng với chu kỳ xung và độ rộng xung thích hợp, biên độ dao động sẽ tăng cho đến khi vách domain tự vượt qua các sai hỏng và dịch chuyển dọc theo dây.

Xung cần thiết có chu kỳ cỡ nano giây và Parkin phát biểu trên PhysicsWen rằng xung này có thể dễ dàng được sử dụng trong một bộ nhớ tracetrack - thực tế là một xung tương tự đã được dùng phổ biến trong các linh kiện nhớ khác.