Работающую ячейку вихревой магниторезистивной памяти получили в лаборатории пленочных технологий Школы естественных наук (ШЕН) Дальневосточного федерального университета (ДВФУ). Элементы памяти на основе магнитных нанодисков послужат основой при разработке энергоэффективных и быстродействующих компьютеров нового поколения. Результаты исследований уже опубликованы в журнале Scientific Reports.

Как рассказал заведующий лабораторией Алексей Огнев, ученые ДВФУ в течение нескольких лет изучали магнитные нанодиски. Для физиков эти структуры оказались интересны благодаря образующимся в них магнитным вихрям, которые можно охарактеризовать с помощью двух параметров: киральность (зависит от направления закручивания намагниченности в диске: по или против часовой стрелки) и полярность (определяет направление намагниченности в центре вихря: вверх или вниз).

«Ученые долго бились над тем, как контролировать эти магнитные состояния, ведь, управляя ими, в одной ячейке можно закодировать до четырех разных значений информации, — объяснил научный сотрудник лаборатории Максим Стеблий. — Мы предложили структуру из двух дисков разного диаметра, расположенных ассиметрично. Как оказалось, именно в такой системе «диск на диске» можно четко контролировать киральность магнитного вихря в большом диске и конфигурацию намагниченности в малом диске. Оказалось, что при квазистатическом перемагничивании в малом диске зарождаются только однодоменные состояния, а в динамическом режиме, в магнитных полях или импульсах суб-гигагерцовой частоты, в малом диске зарождается магнитный вихрь. То есть в одной ячейке мы получили три устойчивых конфигурации вихрей».

По словам Алексея Огнева, полученные в лаборатории ДВФУ прототипы ячеек магниторезистивной памяти с тремя устойчивыми состояниями — это прямой путь для разработки компьютеров, оперирующих троичной логикой (-1, 0 и 1). По сравнению с используемыми сегодня вычислительными системами с двоичной логикой (0 и 1), внедрение новых подходов позволит увеличить энергоэффективность и производительность компьютеров без изменения разрешения технологического процесса производства микросхем.

Параллельно с федеральным университетом исследования динамических свойств структур «диск на диске» проводились в Аргоннской национальной лаборатории в США (Argonne National Laboratory).