Magnonit töihin

18.12.2019

NUS-mit-spin-laskentaa-magneettisilla-aalloilla-tutkijaryhma-300-t.jpgNational University of Singaporen (NUS) tutkijoiden tekemä, uraauurtava tutkimus on löytänyt tehokkaan tavan käyttää spinaaltoja kääntämään magnetointia huoneenlämpötilassa energiatehokkaampien spineihin perustuvien muistien ja logiikkapiirien aikaansaamiseksi.

Perinteiset elektroniset piirit kärsivät huomattavasta hukkalämmöstä, joka johtuu laitteiden sisällä liikkuvien varausten liikkeistä ja poukkoilusta.

Perinteisen elektronien injektiomenetelmien sijaan Prof Yang Hunsoon ryhmä käytti luovasti spinaaltoja magnetoitumista kääntääkseen. Spinaallot ovat eteneviä muutoksia magneettisten materiaalien olemuksessa ja kvasipartikkeleiden näkökulmasta spinaallot tunnetaan magnoneina.

Ryhmä rakensi kaksikerroksisen järjestelmän, joka koostui antiferromagneettisesta magnonin kuljetuskanavasta ja topologisen eristeen spinien lähteestä. Ensimmäisinä maailmassa he osoittivat spinaaltoihin perustuvan magnetointikytkennän viereisessä ferromagneettisessa kerroksessa korkealla hyötysuhteella ja huonelämpötilassa.

Uusi spinaaltoihin perustuva kytkentäjärjestelmä voi välttää varausten liikkumisen ja lämpöhäviöiden tuoton. Spinaaltoihin perustuvan vaihdon eteneminen voisi avata uuden tavan energiatehokkaille siruille.

”Spinaallot (magnonit) voivat toimittaa spininformaatiota jopa eristeissä ilman, että niihin liittyy liikkuvia varauksia. Tämä ominaisuus mahdollistaa pidemmän spinien etenemisen, mutta pienemmällä häviöllä verrattuna elektronin spineihin”, selitti tämän työn ensimmäinen kirjoittaja tohtori Wang Yi.

Myös MIT:n tutkijat ovat kehittäneet uuden rakenteen, joka mahdollistaa laskennan tarkan hallinnan magneettisilla aalloilla.

NUS-MIT-Wave-Computing-300-t.jpgTähän saakka spinaaltojen modulointi on vaatinut sähkövirtoja ja kookkaita komponentteja, jotka voivat aiheuttaa signaalikohinaa ja mitätöidä kaikki luontaiset suorituskyvyn lisäykset.

MIT:n tutkijoiden kehittämä piiriarkkitehtuuri käyttää nanometrin levyistä alueseinämää spin-aallon vaiheen ja amplitudin moduloimiseen kerrostetuissa magneettimateriaalien nanokalvoissa ilman ylimääräisiä komponentteja tai sähkövirtaa. Kun aalto kulkee seinän läpi, sen magnonit spinnaavat vastakkaiseen suuntaan.

Kääntäen spinaalto puolestaan voidaan virittää ohjaamaan seinän sijaintia tarpeen mukaan. Tämä antaa tarkan hallinnan kahdesta muuttuvasta spinaallon tilasta, jotka vastaavat klassisessa laskennassa käytettyjä 1 ja 0.

Tämä spin-aaltojen ja magneettisen alueseinien välinen keskinäinen vuorovaikutus avaa mahdollisuuden realisoida täysin magnoniset spintroniset laitteet, joissa yhtä spinaallon signaalia voidaan käyttää muiden hallitsemiseen konfiguroimalla magneettisen alueen rakenteet uudelleen.

Aiheesta aiemmin:

Fyysikot löytäneet uudenlaisia spin-aaltoja

Miten olisi magnonielektroniikka?

Kaksiulotteinen piiri magneettisilla kvasipartikkeleilla

22.05.2020Kohti kolmatta ulottuvuutta
21.05.2020Nopempi koherentti LiDAR
20.05.2020Rautaa rajalle, vaikka ruosteisenakin
19.05.2020Uudenlaisen kvanttitutkan prototyyppi
18.05.2020Löytää edullisesti radioaaltoja
16.05.2020Suprajohtavuutta ja topologiaa
15.05.2020Kvanttimateriaali keventää tekoälyn energiantarvetta
14.05.2020Vetyä auringonvalosta
13.05.2020Uutta valoa 2D-nanolasereista
12.05.2020Vakaita perovskiitteja

Siirry arkistoon »