Aquests nous materials permeten guardar informació de forma permanent usant la llum com a estímul. Un estudi de l’ICMAB-CSIC crea dispositius de memòria d’alt rendiment i versatilitat.

Investigadors de l’Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB) del Consell Superior d’Investigacions Científiques (CSIC) han descobert que els materials ferroelèctrics fotosensibles poden passar d’un estat de baixa resistència a un d’alta resistència només per l’aplicació de polsos de llum. A més, en el marc d’aquest estudi, publicat a Nature Communications, s’han dissenyat memòries amb capacitat d’emmagatzemar informació no volàtil (permanent) en diferents estats de resistència. Aquests nous dispositius es podrien aplicar en un futur per fer “sensors amb memòria” per ser usats, per exemple, en càmeres de fotos, o en emmagatzematge de dades.

“Els materials que mostren canvis de resistència sota la il·luminació són abundants, encara que l’efecte és típicament volàtil i el material recupera el seu estat inicial després d’algun temps de permanència”, explica l’investigador de l’ICMAB-CSIC Ignasi Fina, coautor de l’estudi. “Per als dispositius que s’utilitzaran en la informàtica i l’emmagatzematge de dades en un futur, el control òptic no volàtil de la resistència elèctrica és d’interès. No volàtil vol dir que la informació roman en el dispositiu, fins i tot quan la font d’alimentació està apagada”, afegeix.

Actualment calen dos dispositius diferents per utilitzar els senyals òptics per a l’emmagatzematge no volàtil de dades: un sensor optoelectrònic i un dispositiu de memòria. L’estudi de l’ICMAB-CSIC demostra que aquestes dues propietats es poden combinar en un únic material capaç de modular la seva resistència mitjançant llum polsada: un material foto-ferroelèctric.

En els dispositius foto-ferroelèctrics estudiats, per escriure i canviar els estats on/off, és a dir, per aconseguir resistències altes o baixes al pas de corrent, s’utilitza un camp elèctric combinat amb un estímul òptic.

Aquests dispositius són eficients energèticament per dues raons principals: en primer lloc, el consum d’energia es redueix en el moment d’escriure l’estat de memòria, ja que no necessita un flux de corrent de càrrega. En segon lloc, com la informació s’emmagatzema de forma no volàtil, l’estat es conserva i no hi ha necessitat de refrescar la informació (reescriure) com es fa contínuament en les memòries RAM actuals de tots els ordinadors, per exemple.

Aquest fenomen d’interruptor òptic observat no es limita als materials estudiats i, per tant, obre un camí cap a noves investigacions sobre aquest fenomen.

L’estudi s’ha publicat a la revista Nature Communications. Un dels autors, Ignasi Fina, ha estat premiat amb una beca Leonardo de la Fundació BBVA per seguir explorant aquest tema.

 

Article de referència:

Xiao Long, Huan Tan, Florencio Sánchez, Ignasi Fina, Josep Fontcuberta. Non-volatile optical switch of resistance in photoferroelectric tunnel junctions. Nature Communications, 2021. DOI: 10.1038/s41467-020-20660-9

Anna May – Comunicació ICMAB-CSIC / CSIC Comunicació

Materiales foto-ferroeléctricos: usar la luz para almacenar información

Un fotó inverteix l’estat binari 0/1 d’un dispositiu de memòria.