(Nanowerk Nieuws) Niet-vluchtige herinneringen – die informatie kunnen vasthouden, zelfs als de stroom is uitgeschakeld – worden grotendeels gebruikt in computers, tablets, pen drives en vele andere elektronische apparaten. Van de verschillende bestaande technologieën wordt verwacht dat magnetoresistieve willekeurig toegankelijke geheugens (MRAM), die momenteel alleen in specifieke toepassingen worden gebruikt, de komende tien jaar aanzienlijk zullen uitbreiden op de markt. De nieuwste MRAM's op basis van spintronische mechanismen – dwz fenomenen die verband houden met spin, wat een intrinsieke eigenschap is van elektronen en andere deeltjes – kunnen snellere werkingen, een lager energieverbruik en een lange retentietijd bieden, met potentiële toepassingen in draagbare apparaten, de auto-industrie, en onder meer het internet der dingen. In deze context, grafeen en andere 2D-materialen, die zo dun zijn als één of heel weinig atomaire lagen, kunnen een ontwrichtende rol spelen. In feite kunnen hun eigenaardige en opmerkelijke kenmerken oplossingen bieden voor de huidige technologische uitdagingen en prestatiebeperkingen die een verdere efficiënte inzet van MRAM's verhinderen; daarom kunnen ze een sterke impact hebben op het ontwerp van spintronische apparaten van de volgende generatie. 2D-materialen voor een grote sprong voorwaarts in niet-vluchtige geheugentechnologieën. De verwachte verbetering en nieuwe kansen die kunnen voortvloeien uit de introductie van 2D-materialen in op spin gebaseerde geheugentechnologieën worden gepresenteerd in een perspectiefartikel dat vorige week werd gepubliceerd in NATUUR (“Tweedimensionale materiaalvooruitzichten voor niet-vluchtige spintronische herinneringen”). Dit werk, geleid door het Catalaanse Instituut voor Nanowetenschappen en Nanotechnologie (ICN2), op de campus van de Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), en de Nationale Universiteit van Singapore, biedt een overzicht van de stand van zaken op dit gebied en van de huidige uitdagingen waarmee we worden geconfronteerd bij de ontwikkeling van niet-vluchtige herinneringen in het algemeen en, in het bijzonder, van geheugens die gebruik maken van spintronische mechanismen zoals spin-transfer koppel (STT) en spin-orbit koppel (SOT). De auteurs bespreken de voordelen die de co-integratie van 2D-materialen in deze technologieën met zich meebrengt, waardoor ze een panoramisch beeld geven van de reeds bereikte verbeteringen en een vooruitzicht geven op de vele vooruitgang die verder onderzoek kan opleveren. Ook wordt een mogelijke tijdlijn van de vooruitgang in het komende decennium geschetst. “Zoals grondig besproken in de paper”, zegt ICREA-professor Stephan Roche, groepsleider bij de ICN2 en leider van het Graphene Flagship Work Package gewijd aan Spintronics, “zijn de fundamentele eigenschappen van 2D-materialen zoals atomair gladde interfaces, verminderde materiaalvermenging, kristalsymmetrieën en nabijheidseffecten zijn de drijvende krachten achter mogelijke ontwrichtende verbeteringen voor op spin gebaseerde MRAM's. Deze komen naar voren als sleuteltechnologieën die een laag energieverbruik mogelijk maken en zullen zich naar verwachting over grote markten verspreiden, van ingebedde herinneringen tot het internet der dingen.” Dit onderzoek werd gecoördineerd door ICN2-groepsleiders en ICREA-professoren, prof. Stephan Roche en prof. Sergio O. Valenzuela, en door prof. Hyunsoo Yang van de National University of Singapore. Het werd uitgevoerd door een samenwerking van verschillende leden van het Graphene Flagship-projectconsortium, waaronder verschillende instituten van het Centre national de la recherche scientifique (CNRS, Frankrijk), Imec (België), Thales Research and Technology (Frankrijk) en het Franse Atomic Energy Commission (CEA), evenals belangrijke industrieën zoals Samsung Electronics (Zuid-Korea) en Global Foundries (Singapore), die de visie van toekomstige marktintegratie brengen. “Het is indrukwekkend om de wetenschappelijke resultaten te observeren die zijn bereikt door het spintronica-werkpakket en de technologische activiteiten die in de Imec-omgeving worden uitgevoerd, samen met het MKB (Singulus Technologies, GRAPHENEA), die de weg vrijmaken voor toekomstige impact op markttoepassingen”, zegt prof. Jari Kinaret, directeur van het grafeen-vlaggenschip. “Er moeten nog steeds uitdagingen worden overwonnen om het potentieel van 2D-materialen volledig in praktijktoepassingen te benutten, maar de verwachte industriële en economische voordelen zijn zeer hoog.”