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An Altermagnet Switch

Descrizione del progetto

Materiali speciali con un comportamento simile a quelli magnetici si rivelano promettenti per un’informatica sicura e a basso consumo

I materiali altermagnetici, una classe di materiali scoperta recentemente con una magnetizzazione netta pari a zero, potrebbero trasformare l’informatica. Nonostante l’assenza di magnetizzazione complessiva, presentano proprietà notevoli, solitamente riscontrabili in materiali con proprietà magnetiche, come l’effetto Hall anomalo. Queste caratteristiche consentono di memorizzare le informazioni e di effettuare la lettura elettrica senza ricorrere alla conversione carica-spin, che può essere complessa e richiedere molta energia. Inoltre, li rendono ideali per dispositivi logici ultra-efficienti, che consumano poca energia pur mantenendo un’affidabilità elevata. Il progetto AMSwitch, finanziato dal CEI, sfrutterà queste proprietà per sviluppare due concetti di dispositivi: un commutatore a effetto di campo a bassa tensione e un interruttore a corrente spin-polarizzata per inverter compatti per dispositivi logici a cascata. Questi dispositivi, resistenti ai campi magnetici parassiti, promettono un funzionamento a bassissima energia e un calcolo riconfigurabile grazie all’integrazione con porte ferroelettriche.

Obiettivo

The AMSwitch will pioneer a new class of logic switches based on altermagnetic (AM) materials—an emergent magnetic state characterized by zero net magnetization yet capable of showing an anomalous Hall effect. This key property enables information to be stored in the altermagnetic order while allowing for electrical readout, all without relying on spin-charge interconversion. As a result, the proposed devices promise ultra-low energy operation, with energy consumption per bit projected to fall below 1 aJ—approaching ultimate quantum limits.
AMSwitch explores two complementary device concepts: (1) a field-effect altermagnet switch, where gate-controlled modulation of Berry curvature enables the state manipulation at ultra-low voltages (~0.1 V) and (2) a spin-polarized current-driven switch, where 180° reorientation of the altermagnet Néel vector toggles the anomalous Hall response, enabling compact inverters suited for cascadable majority logic devices.

AMSwitch will advance the frontier of novel altermagnetism research, which is timely and can provide immunity to stray magnetic fields, enhancing device reliability and security, especially critical for low-power edge computing. Their non-volatility opens further possibilities through integration with ferroelectric gate, enabling reconfigurable, energy-efficient logic systems. The project brings together an interdisciplinary consortium comprising materials scientists, nanoscale device fabrication experts, electrical engineers, quantum matter theorists, synchrotron-based characterization specialists, and a quantum magnetometry company. This integrated approach ensures rapid feedback between basic research and application, positioning AMSwitch to deliver disruptive innovations in new logic technology.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

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Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-EIC - HORIZON EIC Grants

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-EIC-2025-PATHFINDEROPEN

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Coordinatore

CHALMERS TEKNISKA HOGSKOLA AKTIEBOLAG
Contributo netto dell'UE
€ 868 261,25
Indirizzo
-
412 96 Goteborg
Svezia
Regione
Södra Sverige Västsverige Västra Götalands län
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 868 261,25

Partecipanti (5)