Un equip de la Universitat de Ciència i Tecnologia de Pequín (USTB) i del Centre de Física de Materials del CSIC al País Basc ha millorat les propietats magnètiques de la ferrita de bismut –un semiconductor semblant als imants que produeix electricitat– per crear xips de memòria d’alta capacitat i baix consum.
Van descobrir que, si substituïen part de l’oxigen de la ferrita per un altre compost com el sofre, la força magnètica augmentava fins a 62 vegades.
Segons explica Linxing Zhang, un dels principals autors de l’estudi i membre de la USTB, el sofre modifica l’estructura del semiconductor i la manera com els seus àtoms de ferro s’ajunten amb els més propers, fet que es tradueix en una major imanació.
El descobriment millora l’acoblament magnetoelectric, clau per controlar simultàniament les propietats elèctriques i magnètiques del material.
Això permet millorar la capacitat d’un material per controlar les seves propietats elèctriques i magnètiques alhora.
“Aquest avenç podria donar lloc a aplicacions més barates i eficients en dispositius d’emmagatzematge d’informació”, explica, per la seva banda, el científic del CSIC Yue-Wen Fang.
La ferrita de bismut fa més de 50 anys que s’estudia. Malgrat la recerca exhaustiva, “encara hi ha moltes qüestions misterioses que no s’entenen a causa de les interaccions complexes entre les seves càrregues elèctriques, les propietats magnètiques i l’estructura”, afirma.
El semiconductor de ferrita de bismut –un material elèctric– presenta les càrregues positives i negatives separades de forma natural, de manera que poden variar de direcció si s’hi aplica energia. Això permet que pugui canviar entre dos estats estables, ‘0’ i ‘1’, com si fos un interruptor de llum.
A les memòries d’accés aleatori que incorporen aquest material, la informació hi podria romandre guardada de manera segura, encara que es produís una interrupció elèctrica.
En les memòries d’accés aleatori (anomenades també RAM en anglès) que utilitzen aquest material, la informació es mantindria emmagatzemada de forma segura, encara que hi hagués una caiguda d’electricitat. En canvi, en les que no el tenen —la RAM dinàmica present en la majoria d’ordinadors— tot es perdria si deixés d’haver-hi energia.
En aquest sentit, la ferrita de bismut pot combinar electricitat i magnetisme en un sol material, fet que la fa interessant per crear equips de baix consum o que puguin emmagatzemar més informació.
Tanmateix, encara es troba en fase de desenvolupament perquè la imanació en capes primes encara és molt feble.
En altres recerques, Zhang i Fang van crear un material denominat Bi0,5Sm0,5FeO3 amb el qual podien ajustar la tensió interna del semiconductor i modificar-ne les propietats electròniques i òptiques.
Anteriorment, aquests dispositius només podien arribar a 0,5 volts, mentre que amb el nou material assoleixen 1,56 V, el valor més alt que s’hagi observat en aquest tipus d’equipaments fins ara.
Combinant la intensitat de la llum amb el voltatge aplicat al material, van aconseguir que el dispositiu pogués llegir i escriure diversos valors diferents, no només ‘0’ i ‘1’. Això permet crear un tipus de memòria denominada emmagatzematge multinivell no volàtil, que conserva més informació sense esborrar-se en apagar-lo.
Referència:
Guoqiang Xi. Anionic Strategy-Modulated Magnetic Ordering in Super-elongated Multiferroic Epitaxial Films. Nature Communications. 2025
Drets: Creative Commons.