MAESTRO - Magnetfältsfri switchning av magneto-joniska spinntronikkomponenter

Projekttitel: MAESTRO – Magnetfältsfri switchning av magneto-joniska spinntronikkomponenter
Huvudsökande: Gabriella Andersson, materialfysik
Medsökande: Robbie Hunt, materialfysik och Gunnar Pálsson, materialfysik
Beviljade medel: 4 000 000 SEK för perioden 2026-2029

I vårt projekt vill vi utforska möjligheter att skapa mer energieffektiva komponenter för bl.a. datortillämpningar (logiska operationer och informationslagring). Behovet av datorkraft ökar ständigt och vi måste samtidigt optimera världens energikonsumtion. Dagens spetsforskning inom s.k. spinntronik, där elektronens egenskap spinn utnyttjas i komponenterna, har kommit en bit på väg, men kräver fortfarande ström för att skriva och läsa information i magnetiska element med hjälp av magnetiska fält. Detta skapar värmeförluster. Vi vill utforska ett sätt att minska förlusterna genom att byta riktning på magnetiseringen i elementen utan de pålagda magnetiska fälten.

Vårt mål är att åstadkomma detta magnetfältsfria omslag på magneto-jonisk väg, genom att addera vätejoner till en typ av spinntronisk modellkomponent bestående av två tunna metallskikt, ett omagnetiskt och ett magnetiskt, och där magnetiseringsriktningen kan slås om med elektrisk ström. Vätet ska finnas lagrat i ett angränsande skikt. Genom att en elektrisk spänning får driva transport av väte in i och ut ur det magnetiska skiktet, och jonerna bedöms sänka tröskeln tillälligt för omslaget, så får vi en kontrollerbar mekanism för att ’öppna’ och ’stänga’ möjligheten att ändra magnetiseringen med avsevärt lägre strömmar än tidigare. Eftersom ändringen i tröskelvärde beror på spänningen, via mängden väte som släpps in och dess reversibla påverkan på metallens egenskaper, så kan funktionen hos komponenten finjusteras kontinuerligt. För att genomföra projektet behöver vi både utveckla metoder och material för styrning av jonerna, och kartlägga hur de magnetiska egenskaperna faktiskt ändras pga. vätet. Allt detta kommer göras i olika typer av experiment.

Förutom att detta forskningsprojekt kan ge oss mer effektiva komponenter med kontinuerligt justerbara egenskaper så kommer våra försök att driva vätejoner med elektrisk spänning vara användbara inom andra områden där transport och lagring av väte är relevant.