Miten olisi magnonielektroniikka?

08.03.2019

UCR-magnonic-elektroniikkaa-367.jpgPiirirakenne, joka generoi lähetys- ja vastaanottoantennien välisen magnonisen virran eli spinaallon. Credit: Balandin Lab

Magnonivirtoihin perustuvat laitteet - magnetoitumisen aaltoihin liittyvät kvasihiukkaset tai tietyissä magneettisissa materiaaleissa spinaallot tullevat muuttamaan alan teollisuutta, mutta tutkijoiden on ensin ymmärrettävä paremmin niiden hallintaa.

Kalifornian Riverside yliopiston insinöörit, ovat tehneet merkittävän askeleen kohti käytännön magnonisten piirirakenteiden kehittämistä. He ovat tutkineet ensimmäistä kertaa magnonvirran etenemiseen liittyvää kohinatasoa.

Parempi ymmärrys siitä, kuinka kohinaisia magnonit ovat, auttavat insinöörejä kehittämään parempia piirejä ja laitteita.

Nykyinen tekniikka sähkövirtoja käyttävä tekniikka on tulossa rajalle, jossa niitä ei voi enää tehdä pienemmiksi. Magnoniikka on osa spintroniikkaa ja magnonit voivat edetä tuottamatta paljoakaan lämpöä ja energiaa juurikaan hukkaamatta.

Uudella materiaaliluokalla on magneettisia ominaisuuksia, jotka ovat peräisin spinistä. Yksittäisiä spinaaltojen yksiköitä kutsutaan magnoneiksi. Magnonit eivät ole todellisia hiukkasia, kuten elektronit, mutta ne käyttäytyvät hiukkasina ja niitä voidaan käsitellä sellaisina.

Energian aaltoilu, jota kutsutaan spin-aalloksi, voi liikkua sähköisesti eristävän materiaalin läpi, siirtäen energiaa elektroneja siirtämättä.

Uusi elektroniikkakenttä, jota kutsutaan magnoniikaksi, yrittää luoda rakenteita tietojenkäsittelyyn ja tallennukseen sekä tunnistussovelluksiin, joissa käytetään magnonivirtoja elektronien sijaan. Tutkimusryhmän vetäjä professori Alexander Balandin loi sirun, joka tuotti lähetys- ja vastaanottoantennien välille magnonisen virran eli spinaallon.

Kokeet osoittivat, että magnonit eivät ole erityisen kohisevia pienillä tehotasoilla. Mutta suurilla tehotasoilla kohina muuttui epätavalliseksi ja sitä hallitsivat laajamittaiset vaihtelut, mikä häiritsisi laitteen suorituskykyä. Kohina sinänsä oli huomattavan erilainen kuin elektronien tuottama ja se identifioi rajoituksia siitä kuinka rakentaa magnonisia laitteita.

”Magnonisten laitteiden tulisi toimia mieluiten pienitehoisilla tasoilla”, Balandin sanoi. ”Voidaan sanoa, että magnonien kohina on hienovarainen matalalla teholla, mutta tulee korkeaksi ja diskreetiksi tietyllä tehokynnyksellä. Tämä muodostaa magnonisten laitteiden hienovaraisen viehätyksen. Tuloksemme kertovat myös mahdollisista strategioista, joilla kohinataso pysyy alhaisena.”

Tällä hetkellä Balandinin tutkimusryhmä johtaa kokeita geneerisillä komponenteilla ymmärtääkseen perusteet. Heidän ensimmäiset kokeelliset laitteet ovat suhteellisen suuria. Heidän suunnitelmissa on tutkia magnonikohinan fyysisiä mekanismeja ja testata tällaisten laitteiden alas skaalattua versiota.

Aiheesta aiemmin:

Spin-transistori askeleen lähempänä

Kaksiulotteinen piiri magneettisilla kvasipartikkeleilla

25.05.2020Ihoanturi seuraa C-vitamiinitasoja hiestä
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
11.05.2020Superkondensaattori heterorakenteisella elektrodilla
08.05.2020Harppauksia piianodien käyttöönotossa
07.05.2020Liikkuvan yhteyden löytäminen terahertseillä
06.05.2020Todellisuutta tuntevat proteesit
05.05.2020Eväitä twistroniikalle
04.05.2020Superkiraalista valoa
03.05.2020Läpinäkyvyyttä ja aurinkosähköä
30.04.2020Rautapohjainen lämpösähkögeneraattori
29.04.2020Topologia avuksi fotoniikkaan
28.04.2020Tavoitteena 2000 km yhdellä latauksella
27.04.2020Ferrosähköä atomitasolla
27.04.2020Neuromorfinen memristori
23.04.2020Spintroniikalle sopivaa sähkömagnetismia
22.04.2020Akkutekniikoiden uudet reaktiot
21.04.2020Kylmää ja kuumaa kvanttitekniikkaa
20.04.2020Harppaus magnetisoitumisen tutkimuksessa
18.04.2020Ultravioletin voima
17.04.2020Innovatiivisia tekniikoita pikkusatelliiteille
16.04.2020Energiankeruuta metallia syöden
15.04.2020Alusta optisille transistoreille
14.04.2020Salaperäisiä Majorana-fermioneja kultasaarilla
12.04.2020Viiden minuutin koronavirustesti
10.04.2020Geometrinen diodi
09.04.2020Spinaalloilla pitkälle
08.04.2020Lasereita piisirulle ja hiukkaskiihdyttimiin
07.04.2020Yhdistetty optinen lähetin ja vastaanotin
06.04.2020Parannuksia orgaanisille aurinkokennoille
03.04.2020Energian keruuta terahertsiaalloista
02.04.2020Sähkökentistä sähköä IoT-antureille
01.04.2020Kaksiseinäisillä nanoputkilla on elektro-optisia etuja
31.03.2020Uudenlaista kemiaa litiumakuille
30.03.2020Kohti hakkeroimatonta kvantti-internettiä
28.03.2020Luvassa uusi läpimurto kvanttitietotekniikassa
27.03.2020Kohti tehokkaampaa elektroniikkaa
26.03.2020Uusia materiaaleja puettavalle elektroniikalle
25.03.2020Kvanttianturi kattaa koko radiotaajuusspektrin
24.03.2020Optinen terahertsitransistori
23.03.2020Atomiytimen spinin hallinta sähköisesti
20.03.2020Syväoppimisen uudelleenarviointi
19.03.2020Uusia materiaaliominaisuuksia elektroniikalle
17.03.2020Aurinkokennojen ennätysvirittely jatkuu
16.03.2020Monitoimisia anturimateriaaleja
13.03.2020Valolla toimivat kiintolevyt
12.03.2020Topologista valon kulkua
11.03.2020Vakaasti toimiva nanorele
10.03.2020Vielä enemmän skyrmioneja
09.03.2020Spin-kubitin vakaa luenta
07.03.2020Haisevista hedelmistä superkonkkia
06.03.2020Aurinkokenno grafeenista, perovskiitistä ja piistä
05.03.2020Kaliummetalli akun vaihtoehdoksi litiumille
04.03.2020Kaksiulotteinen elektronien hila
03.03.2020Kaksiulotteisia metalleja
02.03.2020Magnetismia kolmiulotteisesti
28.02.2020Monenlaista valon hallintaa
27.02.2020Yksinkertainen itselatautuva akku
26.02.2020Edullisempia suojaustekniikoita
25.02.2020Johtaa sekä sähköä että energiaa täydellisesti
25.02.2020Kemiaa ja seostusta
21.02.2020Vauhdikkaita muistirakenteita
20.02.2020Kierrätystä ja palonestoa
19.02.2020Nestepisaroilla jopa viiden voltin jännite
18.02.2020Kuitusiirron ennätyskapasiteetti
17.02.2020Kubitteja keinoatomeista
14.02.2020Kohinalla hehkuttaen
14.02.2020Tehokkaampia sähkökatalyyttisiä reaktioita
12.02.2020Elektroninen nenä MOF-materiaaleista
11.02.2020Uudenlainen elektrodirakenne tehokkaammille akuille
10.02.2020Kvanttitiedonsiirtoa nykyisissä kuituverkoissa
07.02.2020Uusi kvasihiukkanen löydetty: Pi-ton
06.02.2020Resonaattorit hidastavat valoa
05.02.2020Nanoputkien rullasta uudenlaista materiaalia
04.02.2020Tehokkaampaa terahertsitaajuuksien ilmaisua
03.02.2020Ensimmäinen yksikerroksinen amorfinen kalvo
31.01.20205000 vuotta kestävä paristo
30.01.2020Uusia vihjeitä suprajohtavuudesta
29.01.2020Litiumakuille pidempiä ajomatkoja?
28.01.2020Kvanttilämpöä ja kvanttilomittumista mittaillen
27.01.2020Laserdiodi emittoi syvää UV-valoa
24.01.2020Keinoiho magnetismia tunnistavin anturein
23.01.2020Kiertymä muokkaa kaistaeroa
22.01.2020Yleismuistin virstanpylväs
21.01.2020Ensimmäinen antiferromagneettinen topologinen kvanttimateriaali
20.01.2020Nanoantenneja tiedonsiirtoon
17.01.2020Muisteja erittäin kylmään laskentaan
16.01.2020Laskentaa molekyyleillä
16.01.2020Konenäölle nyt myös konesilmät
14.01.2020Piin kvanttibiteillä uusiin ulottuvuuksiin
13.01.2020Uusi menetelmä kestäville GaN-transistoreille
10.01.2020Hiukkaskiihdytin mikropiirille

Näytä lisää »