La propiedad por la cual las luces fluorescentes hacen que zumben podría alimentar una nueva generación de dispositivos informáticos más eficientes capaces de almacenar datos con campos magnéticos en lugar de electricidad.
Un equipo de investigadores dirigidos por científicos de la Universidad de Michigan han desarrollado un material que es al menos el doble de “magnetostrictivo” y mucho menos costoso que otros materiales de su clase.
La magnetostricción es la propiedad de los materiales magnéticos que hace que estos cambien de forma al encontrarse con un campo magnético, y que puede ser causada por el zumbido de las luces fluorescentes y transformadores eléctricos. Esta propiedad, podría ser ahora clave para una nueva generación de dispositivos informáticos “magnetoeléctricos”.
Los dispositivos magnetoeléctricos utilizan campos magnéticos en lugar de electricidad para almacenar los ceros y unos digitales de datos binarios. Pequeños pulsos de electricidad hacen que se expandan o contraigan ligeramente, cambiando su campo magnético de positivo a negativo o viceversa. Debido a que no requieren un flujo constante de electricidad, como lo hacen los chips de hoy, utilizan una fracción de la energía.
Los chips magnetoeléctricos podrían por tanto hacer que todo, desde centros de datos masivos hasta teléfonos móviles, sean mucho más eficiente energéticamente, reduciendo drásticamente los requisitos de electricidad de la infraestructura informática mundial.
Hecho de una combinación de hierro y galio, el material se detalla en un reciente paper publicado en Nature Communication. El equipo está dirigido por el profesor de ciencia e ingeniería de materiales de la Universidad de Michigan, John Heron, e incluye investigadores de Intel; Universidad de Cornell; Universidad de California, Berkeley; Universidad de Wisconsin; Universidad de Purdue y otros lugares.
“Una clave para hacer que los dispositivos magnetoeléctricos funcionen es encontrar materiales cuyas propiedades eléctricas y magnéticas estén vinculadas. Y más magnetostricción significa que un chip puede hacer el mismo trabajo con menos energía”, explica John Heron.
Dispositivos magnetoeléctricos más baratos y potentes
La mayoría de los materiales magnetoestrictivos de hoy en día utilizan elementos de tierras raras, que son demasiado escasos y costosos para ser utilizados en las cantidades necesarias para desarrollar dispositivos informáticos. Pero el equipo de Heron ha encontrado una manera de persuadir a altos niveles de magnetostricción a partir de hierro y galio, materiales que son baratos.
“Normalmente la magnetostricción de la aleación de hierro y galio aumenta a medida que se agrega más galio. Pero esos aumentos se estabilizan y eventualmente comienzan a caer a medida que las cantidades más altas de galio comienzan a formar una estructura atómica ordenada.”, explica Heron.
Así que el equipo de investigación utilizó un proceso llamado epitaxia de haz molecular a baja temperatura para congelar esencialmente los átomos en su lugar, evitando que formen una estructura ordenada a medida que se agregaba más galio. De esta manera, Heron y su equipo pudieron duplicar la cantidad de galio en el material, lo que registró un aumento de diez veces en la magnetostricción en comparación con las aleaciones de hierro y galio no modificadas.
“La epitaxia de haz molecular a baja temperatura es una técnica extremadamente útil, es un poco como pintar en aerosol con átomos individuales. Y la ‘pintura por pulverización’ del material sobre una superficie que se deforma ligeramente cuando se aplica un voltaje también hizo que fuera fácil probar sus propiedades magnetostrictivas”, detalla Heron.
Pese a que los dispositivos magnetoeléctricos fabricados en la investigación tienen solo varias micras de tamaño, demasiado grandes según los actuales estándares de computación, los investigadores están trabajando con Intel para encontrar maneras para reducir su tamaño útil.
«Intel es genial para escalar cosas y hacer que una tecnología realmente funcione a la escala súper pequeña para que funciona en el desarrollo de chips de computación. Están muy implicados en este proyecto y nos reunimos con ellos regularmente para obtener comentarios e ideas sobre cómo aumentar esta tecnología para que sea útil en los chips de computadora que llaman MESO”, relata Heron.
