Ruosteesta nopeampia mikropiirejä

Tutkijat ovat onnistuneet havainnoimaan aiemmista poiketen ensimmäistä pitkän matkan tiedonsiirtoa antiferromagneettisessa aineessa.

Aiemmin spinin siirto antiferromagneetteissa on rajoittunut vain muutamiin nanometreihin mutta nyt saavutettiin peräti 80 mikrometrien etäisyyksiä.

Nämä materiaalit mahdollistaisivat tietokoneiden nopeuttamisen sillä että vältetään nykytekniikoiden lämpenemis- ja nopeusrajat.

Magnonspintroniikka on kehittymässä oleva alue, joka pyrkii käyttämään eristeisiä magneetteja, jotka pystyvät kuljettamaan magneettisia aaltoja eli magnoneita. Magnon-aallot pystyvät kuljettamaan informaatiota ilman ylimääräisen lämmön tuotannon haittaa.

Johannes Gutenbergin yliopiston Mainzin (JGU) fyysikot yhteistyössä Utrechtin yliopiston teoreetikkojen ja Norjan teknillisen korkeakoulun (NTNU) Quantum Spintronicsin (QuSpin) tutkijoiden kanssa osoittivat, että antiferromagneettinen rautaoksidi, joka on ruosteen tärkein osa, on halpa ja lupaava materiaali kuljettaa informaatiota pienellä hukkalämmön tuotolla ja paremmilla nopeuksilla.

Vähentämällä syntyvän hukkalämmön määrää komponentit voivat edelleen pienentyä lisääntyneen informaatiotiheyden rinnalla.

Antiferromagneetteilla on useita ratkaisevia etuja verrattuna muihin yleisesti käytettyihin rautaan tai nikkeliin perustuviin magneettisiin komponentteihin. Niihin eivät ulkoiset magneettikentät vaikuta joten ne ovat vakaita tulevaisuuden datan tallennusta ajatellen.

Lisäksi antiferromagneettisia laitteita voidaan mahdollisesti käyttää tuhansia kertoja nopeammin kuin nykyiset tekniikat, koska niiden sisäinen dynamiikka on terahertsialueella.

Tutkimuksessaan tutkijat käyttivät platinalankoja eristävän rautaoksidin pinnalla jotka siirsivät energian platinasta rautaoksidiin, jolloin luodaan magnoneja. Rautaoksidin havaittiin kantavan informaatiota niin pitkillä matkoilla, joita tarvitaan tietotekniikkapiirien sisällä.

"Tämä tulos osoittaa, että antiferromagneetit sopivat parhaillaan käytettyjen komponenttien korvaamiseen", totesi tohtori Romain Lebrun JGU Fysiikan laitokselta. "Laitteet, jotka perustuvat nopeisiin antiferromagneettisiin eristeisiin, ovat nyt ajateltavissa", hän jatkoi.

Andrew Ross, yksi tutkimuksen johtavista kirjoittajista, lisäsi: "Jos pystyt hallitsemaan eristäviä antiferromagneetteja, ne voivat toimia ilman turhaa lämmöntuotantoa ja ovat kestäviä ulkoisia häiriöitä vastaan."

Aiheesta enemmän:

Spintroniikka kohti käytäntöä