Piin kanssa yhteensopivia magneettisia pyörteitä

Oxfordin yliopiston fysiikan laitoksen tutkijat ovat tehneet läpimurron luodessaan ja suunnitellessaan magneettisia pyörteitä kalvoissa, jotka voidaan integroida saumattomasti piin kanssa.

Näitä hurrikaanin kaltaisia magneettisia pyörteitä, joiden uskotaan liikkuvan uskomattomilla nopeuksilla, jopa kilometriä sekunnissa, voitaisiin käyttää informaation kantajina uuden sukupolven vihreissä ja supernopeissa laskenta-alustoissa.

Työtä johti tohtori Hariom Jani Oxfordin yliopiston fysiikan laitokselta professori Paolo Radaellin tutkimusryhmässä yhteistyössä Singaporen kansallisen yliopiston ja Sveitsin valolähteen kanssa.

Tohtori Jani sanoi: "Piipohjainen tietojenkäsittely on vähemmän energiatehokasta seuraavan sukupolven laskentasovelluksiin, kuten täysimittaiseen tekoälyyn ja autonomisiin laitteisiin. Näiden haasteiden voittaminen vaatii uuden tietojenkäsittelyn-laskennan paradigman, joka hyödyntää fyysisiä ilmiöitä, jotka ovat sekä nopeita että tehokkaita täydentämään nykyistä teknologiaa.

"Olemme tutkineet magneettisten pyörteiden hyödyntämistä erityisessä materiaaliluokassa, nimeltään antiferromagneetit, jotka ovat 100-1000 kertaa nopeampia kuin nykyaikaiset laitteet.

Tähän mennessä ongelmana on ollut, että näitä pyörteitä voidaan luoda vain jäykille kidemalleille, jotka eivät ole yhteensopivia nykyisen piipohjaisen tekniikan kanssa, joten tavoitteemme oli selvittää tapa muuttaa nämä eksoottiset pyörteet piille.

"Tämän saavuttamiseksi valmistimme erittäin ohuita kiteisiä kalvoja hematiitista (ruosteen pääkomponentti ja siten yleisin antiferromagneetti), jotka ulottuivat sivusuunnassa makroskooppisten mittojen yli", selittää professori Radaelli. "Tällaiset kalvot ovat suhteellisen uusia kiteisten kvanttimateriaalien maailmassa, ja niissä yhdistyvät sekä bulkki-3D-keramiikan että 2D-materiaalien edulliset ominaisuudet, mutta ne ovat myös helposti siirrettävissä."

Hematiittikerros kasvatettiin kidemallin päälle, joka oli päällystetty erityisellä sementtikomponentista valmistetulla "uhrikerroksella". Tämä uhrautuva kerros liukenee veteen erottaen hematiitin helposti kidepohjasta. Lopuksi vapaasti seisova hematiittikalvo siirrettiin piille ja useille muille halutuille alustoille.

Ryhmä kehittää parhaillaan prototyyppilaitteita, jotka käyttävät sähkövirtoja herättämään näiden supernopeiden pyörteiden rikkaan dynamiikan. Tohtori Jani päättelee: "Tällaisia laitteita voitaisiin lopulta integroida uudentyyppisiin tietokoneisiin, jotka toimivat enemmän kuin ihmisaivot – olemme erittäin innoissamme siitä, mitä on tulossa."

Aiheesta aiemmin:

Magneettisia skyrmioneja laserpulsseilla

Magneettien manipulointia atomien tasolla