Magneettinen kvanttimateriaali ja meminduktori

Uusien magneettisia ominaisuuksia omaavien kvanttimateriaalien löytämisen uskotaan tasoittavan tietä erittäin nopeille ja huomattavasti energiatehokkaammille tietokoneille ja mobiililaitteille.

Toistaiseksi tämäntyyppisten materiaalien on osoitettu toimivan vain erittäin kylmissä lämpötiloissa. Nyt Chalmersin teknillisen yliopiston tutkimusryhmä on ensimmäinen, joka on saanut kaksiulotteisesta magneettisesta kvanttimateriaalista tehdyn rakenteen toimimaan huoneenlämmössä

Tutkijat koostivat rakenteensa rautapohjaisesta metalliseoksesta (Fe5GeTe2) ja grafeenista. Rakennetta voidaan käyttää spinpolarisoitujen elektronien lähteenä ja ilmaisimena.

Tutkijoiden mukaan havainnot avaavat mahdollisuuksia vdW-rajapintojen suunnittelulle ja vdW-magneettipohjaisten spintroniikkalaitteiden sovelluksille ympäristön lämpötiloissa.

”Näillä 2D-magneeteilla voidaan kehittää erittäin kompakteja, nopeampia ja energiatehokkaampia muistipiirejä tietokoneille. Niitä voidaan käyttää myös kehitettäessä erittäin herkkiä magneettisia antureita monenlaisiin sovelluksiin, mukaan lukien biolääketieteen ja ympäristön seurantaan, navigointiin ja viestintään", selittää Bing Zhao, Quantum Device Physicsin postdoc ja tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja.

Texas A&M –yliopiston tutkijat ovat löytäneet uuden piirielementin – meminduktorin. Apulaisprofessori H. Rusty Harrisin ryhmä on tunnistanut meminduktorin kolme sormenjälkeä ja siten osoittanut fyysisen todisteen meminduktiivisuudesta.

Aiemmat uudenlaiset piirielementit, memristori ja memkapasitanssi löydettiin jo vuosikymmen sitten. Ne tunnetaan klassisten vastineidensa muisteina, ja niiden virta- ja jänniteominaisuudet ovat riippuvaisia aikaisemmista virran tai jännitteen arvoista, kuten muisti.

Työssään Harris ja hänen oppilaansa loivat kaksinapaisen passiivijärjestelmän - joka koostuu pääasiassa sähkömagneetista, joka on vuorovaikutuksessa kestomagneettiparin kanssa - tutkiakseen induktoripiirielementin magneettivuon tiheyttä ja magnetoivan kentän voimakkuutta.

Tämän työkalun avulla Harris pystyi todistamaan puristetun hystereesikäyrän olemassaolon kelan sisällä, mikä johtaa sen muistin kaltaiseen luonteeseen samalla määritelmällä kuin memristori ja memkondensaattori toteutuivat.

Ongelmana on vielä harmillinen sarjaresistanssi joka voitaisiin välttää käämin ollessa kryogeenisessä ympäristössä. Huoneenlämmössä sarjaresistanssin torjunta vaatisi induktiivisen komponentin vahvistamista korkeamman taajuuden toiminnan avulla.

Aiheista aiemmin

Magneettien manipulointia atomien tasolla

Magnetismia kolmiulotteisesti