Mới đây, các nhà khoa học đã phát triển các nam châm nhỏ nhất thế giới, chỉ có kích thước 3-7 nanomet (nm). Nhờ kích thước nhỏ và tính ổn định nhiệt cao, cũng như được chế tạo bằng quy trình tự lắp ráp đơn giản, nam châm nano được xem là một bước tiến quan trọng hướng tới khả năng thiết kế và phát triển thiết bị bộ nhớ thế hệ kế tiếp với mật độ cực cao và mức tiêu thụ điện năng thấp.

Nhóm nghiên cứu bao gồm Jeongmin Hong và Long You tại Trường Đại học KH&CN Huazhong, cùng với K. Dong, Đại học Khoa học Địa chất Trung Quốc và Jeffrey Bokor, Đại học California-Berkeley. Bài báo về kết quả nghiên cứu của nhóm được công bố trên Tạp chí Applied Physics Letters.

Nghiên cứu trước đây đã giới thiệu một số loại nam châm cấu trúc nano đơn hàng khác nhau. Tuy nhiên, cho đến nay, tất cả các kỹ thuật được sử dụng để chế tạo các cấu trúc này liên quan đến các quá trình tạo hình phức tạp và đắt tiền, chẳng hạn như kỹ thuật khắc hình (thuật in đá) hay kỹ thuật khắc chùm ion. Còn trong nghiên cứu mới, nam châm nano có khả năng tự lắp ráp, với quá trình phún xạ đơn giản và không đòi hỏi bất kỳ quá trình tạo hình nano nào.

Hong cho biết: Yếu tố quan trọng nhất được chứng minh trong nghiên cứu này là tính ổn định nhiệt tốt của tập hợp các ô nhớ có kích thước dưới 5 nm. Nghiên cứu là một phần quan trọng cho các ứng dụng bộ nhớ truy suất ngẫu nhiên từ tính dựa trên công nghệ mô-men xoắn spin - chuyển giao (STT), hoặc MRAM (Ram từ tính) sử dụng trong các chip bộ nhớ tương lai cho gần như tất cả các ứng dụng điện tử. Chúng tôi đã sử dụng phương pháp tự lắp ráp để tạo ra các hạt nanomaget với đường kích 5 nm để lưu trữ thông tin mà không cần sử dụng kỹ thuật chế tạo nano.

Thiết bị nam châm nano (nanomagnet) bao gồm các hạt phân tử nano sắt-bạch kim với đường kính trung bình là 5 nm. Mỗi nanomagnet có khả năng từ hóa theo hai hướng, được xác định bởi các hướng của nam châm nano. Hai hướng từ hóa tương ứng với hai trạng thái (song song và đối song song) của một đường nối đường hầm từ tính, tạo thành khối xây dựng cơ bản của một tập hợp các ô nhớ không biến đổi.

Bằng cách sử dụng một đầu dò spin tập trung cao độ hiện đại, các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng một dòng điện được áp dụng có khả năng kích hoạt sự từ hóa của các nam châm nano riêng lẻ nhờ mômen truyền spin. Đặc biệt, nam châm nano siêu nhỏ thể hiện độ ổn định nhiệt cao tương ứng với thời gian lưu trữ dữ liệu hơn 10 năm.

Hiện tại, chúng tôi đang nghiên cứu cách thức kiểm soát kích thước thiết bị để tích hợp hệ thống ngay lập tức một cách đáng tin cậy, You cho biết. Ngoài ra, chúng tôi cũng dự định sẽ nghiên cứu các hiệu ứng nhiệt gây ra bởi đầu dò spin mật độ cao.
Nguồn: Tạp chí khoa học và công nghệ Việt Nam