Forskare vid Barcelonas autonoma universitet har upptäckt att poröst nanomaterial, baserat på koppar- och nickellegering, försedd med en struktur som liknar en svamp med porer och som uppmäter en miljondel av en millimeter, gör det möjligt att hantera och lagra information med minimal mängd energi.
Dessa så kallade nanosvampar kan komma att utgöra basen för nya magnetiska minnen för datorer och mobiltelefoner med betydligt större energieffektivitet än de elektroniska hjälpmedel som existerar för närvarande.
För att lagra information i konventionella elektroniska enheternas magnetiska dataminnen arbetar materialets små magnetiska verksamhetsfält genom att sikta uppåt eller nedåt allt efter magnetfältets utformning. För att generera dessa fält är det nödvändigt att producera elektriska strömmar, men dessa strömmar upphettar upp materialet och man blir tvungen att använda en stor mängd energi för att kyla ner materialet. Nästan 40 procent av den elektriska energin som matas in i datorer (eller i "Big Data" -servrar) försvinner i form av värmeförluster.
Under 2007 observerade franska forskare att när magnetiskt material staplades i ultratunna skikt som sedan sattes under elektrisk spänning, minskade elströmmen i magnetfältet med 4 procent. Denna lilla reduktion var emellertid inte tillräckligt stor för att kunna appliceras på elektriska apparater.
En forskargrupp ledd av Jordi Sort, ICREA-forskare och föreläsare vid Institutionen för fysik vid Universitat Autònoma de Barcelona försökte i samarbete med Katalanska institutet för nanovetenskap och nanoteknologi (ICN2) hitta en lösning på de magnetiska egenskaperna hos ett nytt slags poröst nanomaterial som skulle öka magnetfältets yta.
Det nya materialet, som presenterades nyligen i tidskriften Advanced Journal of Functional Materials, består av nanoporösa koppar- och nickellegeringsfilmer, organiserade så att interiören bildar ytor och hål som liknar insidan av en svamp med glapp mellan porer, som har en storlek på mellan 5 eller 10 nanometer. Porernas väggar innehåller med andra ord (rörelse-) utrymme endast för några dussin atomer.
- Det finns många forskare som använder porösa nanomaterial för att förbättra fysikalisk-kemiska processer, till exempel när det gäller att utveckla nya sensorer, men vi studerade vad vårt material skulle kunna tillföra elektromagnetismen, förklarade Jordi Sort.
Enligt Sort bidrar insidan av nanoporösa material till att skapa en större yta. Med den här ytan komprimerad i ett extremt litet utrymme kan vi applicera spänningen på ett batteri och kraftigt minska den energi som behövs för att rikta in de magnetiska verksamhetsfälten och spela in data.
- Tillvägagångssättet står för ett nytt paradigm när det gäller att spara datorernas energi och beräkna och hantera magnetiska data i allmänhet, anser Jordi Sort.
Framtagningen av nya nanoelektroniska enheter med förbättrad energieffektivitet är en del av EU:s strategiska program Horisont 2020-program.
Källa: Autonoma Universita de Barcelona.