Новое наномасштабное устройство для спиновой технологии

Исследователи из Университета Аалто разработали новое устройство для спинтроники. Результаты опубликованы в журнале. , и знаменуют собой шаг к цели использования спинтроники для создания компьютерных микросхем и устройств для обработки данных и коммуникационных технологий, которые являются небольшими и мощными.


Традиционная электроника использует электрический заряд для выполнения вычислений, которые используются в большинстве наших повседневных технологий. Однако инженеры не могут заставить электронику выполнять вычисления быстрее, поскольку движущийся заряд создает тепло, и мы находимся на пределе того, насколько маленькие и быстрые чипы могут получить до перегрева. Поскольку электронику нельзя уменьшить в размерах, есть опасения, что компьютеры не смогут стать более мощными и дешевыми с той же скоростью, что и последние 7 десятилетий. Здесь на помощь приходит спинтроника.

«Спин» – это свойство частиц, подобных электронам, точно так же, как «заряд». Исследователи заинтересованы в использовании вращения для проведения вычислений, потому что оно позволяет избежать проблем с нагревом современных компьютерных микросхем. «Если вы используете спиновые волны, это передача вращения, вы не перемещаете заряд, поэтому вы не создаете нагрева», – говорит профессор Себастьян ван Дейкен, возглавляющий группу, написавшую статью.

Наноразмерные магнитные материалы

Устройство, созданное командой, представляет собой резонатор Фабри-Перо, хорошо известный в оптике инструмент для создания лучей света с строго контролируемой длиной волны. Спин-волновая версия, созданная исследователями в этой работе, позволяет им контролировать и фильтровать спиновые волны в устройствах, размер которых составляет всего несколько сотен нанометров.

Устройства были сделаны из очень тонких слоев материалов с экзотическими магнитными свойствами поверх друг друга. Это создало устройство, в котором спиновые волны в материале улавливались бы и подавлялись, если бы они не имели желаемой частоты. «Эта концепция новая, но ее легко реализовать, – объясняет д-р Хуацзюнь Цинь, первый автор статьи. – Уловка состоит в том, чтобы производить материалы хорошего качества, которые есть у нас в Аалто. Тот факт, что сделать эти устройства несложно, означает, что у нас есть много возможностей для новой увлекательной работы ».

Беспроводная обработка данных и аналоговые вычисления

Проблемы с ускорением электроники выходят за рамки перегрева, они также вызывают осложнения при беспроводной передаче, поскольку беспроводные сигналы необходимо преобразовывать с более высоких частот в частоты, которыми могут управлять электронные схемы. Это преобразование замедляет процесс и требует энергии. Чипы спиновой волны могут работать на микроволновых частотах, используемых в сигналах мобильных телефонов и Wi-Fi, что означает, что у них есть большой потенциал для использования в еще более быстрых и надежных технологиях беспроводной связи в будущем.

Более того, спиновые волны могут использоваться для вычислений быстрее, чем электронные вычисления для конкретных задач. «Электронные вычисления используют« булеву »или двоичную логику для выполнения вычислений, – объясняет профессор ван Дейкен, – с помощью спиновых волн информация передается в амплитуде волны, что позволяет использовать больше аналоговых вычислений. Это означает, что он может быть очень полезен для конкретных задач, таких как обработка изображений или распознавание образов. Самое замечательное в нашей системе то, что ее размерная структура означает, что ее легко интегрировать в существующие технологии ».

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments