Kaksiulotteinen piiri magneettisilla kvasipartikkeleilla

30.01.2018

TUK-2D-piiri-magnoneilla-300-t.jpgTechnische Universität Kaiserslauternin (TUK) fyysikot tutkivat rakennetta, jossa käytetään erityisiä kvasipartikkeleita eli magnoneita elektronien sijaan.

"Informaatiota voidaan kuljettaa sisäisen kulmamomentin muodossa", toteaa professori Andrii Chumak. "Nämä kvanttihiukkaset ovat magnoneja."

Tutkijat ovat osoittaneet että magneettivirtaus on mahdollista integroidussa magnonpiirissä, jossa komponentit kytketään vain kaksiulotteisesti.

Magnonit voivat kuljettaa huomattavasti enemmän informaatiota verrattuna elektroneihin ja ne vaativat vähemmän energiaa ja tuottavat siten vähemmän hukkalämpöä. Tämä tekee ne mielenkiintoisiksi, esimerkiksi nopeammille ja tehokkaammille tietokoneille, erityisesti mobiilisovelluksissa.

Tutkimuksen johtava kirjoittaja Qi Wang tutkii näitä uuden sukupolven piirejä ja nyt he ovat ensimmäistä kertaa kuvailleet ns. Magnon-integroitua piiriä, jossa informaatiota kuljetetaan näiden hiukkasten avulla.

Kuten nykyisessäkin elektroniikassa kytkentäelementtien liittämiseen tarvitaan johteita ja linjaristeyksiä ja tutkijat ovat onnistuneet kehittämään tällaisen liitoksen magnoneille kaksiulotteisissa simuloinnissaan.

Kun kaksi magnonjohdetta sijoitetaan melko lähelle toisiaan, aallot kommunikoivat tietyllä tavalla toistensa kanssa, mikä tarkoittaa, että aaltojen energia siirretään yhdestä johteesta toiseen. Tätä on käytetty optiikan sovelluksissa jo jonkin aikaa, esimerkiksi optisten kuitujen välisessä informaationsiirrossa, toteavat tutkijat.

"Piireissämme käytämme kaksiulotteisia liitäntöjä, joissa magnonjohtimet on sijoitettava vain riittävän lähelle toisiaan", toteaa Qi Wang. Tätä liitäntäpistettä kutsutaan suuntaavaksi liitokseksi. Tutkijat aikovat nyt toteuttaa ensimmäisen magnoniikkapiirin tämän mallin avulla.

Tietokoneen osien tulevaisuuden tuottamisessa nämä uudet piirit voivat osaltaan merkittävästi säästää materiaalia ja siten kustannuksia. Sen lisäksi simuloidut komponentit ovat nanometrien mitoissa, joka on verrattavissa nykyaikaisiin elektronisiin komponentteihin; kuitenkin magnoniin liittyvä informaatiotiheys on huomattavasti suurempi.
21.10.2019Japanissa kokeiltiin petabitin verkkoyhteyksiä
18.10.2019Suprajohtavuutta moduloiden
17.10.2019Spin- ja varausvirran hallintaa
16.10.2019Spektrometriaa sirupiirillä
15.10.2019Uusia ulottuvuuksia printtielektroniikalle
14.10.2019Löytö energiatehokkaalle elektroniikalle
11.10.2019Pikotiedettä ja uusia materiaaleja
10.10.2019Lomittumista 50 kilometrissä valokuitua
09.10.2019Koneoppiminen etsii uusia materiaaleja
08.10.2019Parhaat kahdesta maailmasta: Magnetismi ja Weyl -puolimetallit

Siirry arkistoon »