Ferromagneeteilla erittäin nopeaa viestintä- ja laskentatekniikkaa01.08.2024 Kalifornia Riversiden yliopiston tutkijoiden johtama kansainvälinen tiimi on tehnyt merkittävän läpimurron ferromagneettien erittäin nopean spin käyttäytymisen mahdollistamisessa ja hyödyntämiseksi. Nykyiset älypuhelimet ja tietokoneet toimivat gigahertsin taajuuksilla mutta uusi tutkimus on löytänyt tavan saavuttaa terahertsitaajuuksia käyttämällä perinteisiä ferromagneetteja, mikä voi johtaa seuraavan sukupolven viestintä- ja laskentatekniikoihin, jotka toimivat tuhat kertaa nopeammin. Ferromagneetit ovat materiaaleja, joissa elektronien spinit kohdistuvat samaan suuntaan, mutta nämä spinit myös värähtelevät tämän suunnan ympäri luoden "spin-aaltoja". Nämä spin-aallot ovat ratkaisevan tärkeitä kehittyville tietokonetekniikoille, ja niillä on keskeinen rooli informaation ja signaalien käsittelyssä. "Kun spinit värähtelevät, ne kokevat kitkaa johtuen vuorovaikutuksista elektronien ja ferromagneetin kidehilan kanssa", sanoo tutkimusta johtanut apulaisprofessori Igor Barsukov. "Mielenkiintoista on, että nämä vuorovaikutukset aiheuttavat spineille inertiaa, mikä johtaa ylimääräiseen spinin värähtelytyyppiin, jota kutsutaan nutaatioksi." Barsukov selitti, että nutaatio tapahtuu erittäin korkeilla taajuuksilla, mikä tekee siitä erittäin toivottavan tulevaisuuden tietokone- ja viestintäteknologioissa. Äskettäin fyysikkojen kokeellinen vahvistus nutationaalisista värähtelyistä innosti magnetismin tutkijayhteisöä, hän sanoo. "Näillä itsestään jatkuvilla värähtelyillä on suuri lupaus seuraavan sukupolven laskenta- ja viestintätekniikoille", sanoi Barsukov Groupin perustutkinto-opiskelija Allison Tossounian. Barsukovin mukaan spinien inertia tuo liikeyhtälöön toisen aikaderivaatan, mikä tekee joistakin ilmiöistä vasta-intuitiivisia. "Onnistuimme harmonisoimaan spinvirran ajaman dynamiikan ja spinin inertian", hän sanoi. "Löysimme myös isomorfismin, rinnakkaisuuden ferromagneettien ja ferrimagneettien spindynamiikan välillä, mikä voisi nopeuttaa teknologista innovaatiota hyödyntämällä synergiaa näiden kenttien välillä." Ferrimagneeteissa yleensä kahdella vastakkaisella spin hilalla on erisuuruinen spinien määrä. Materiaalit, joissa on vastakkaiset spin hilat, herättivät äskettäin lisääntynyttä kiinnostusta ehdokkaina ultranopeisiin sovelluksiin, Barsukov sanoi. "Mutta monia teknologisia haasteita on jäljellä", hän sanoi. ”Ymmärryksemme spinvirroista ja ferromagneettien materiaalitekniikasta on kehittynyt merkittävästi viimeisten vuosikymmenten aikana. Yhdessä äskettäisen nutaation vahvistuksen kanssa näimme ferromagneeteille mahdollisuuden tulla erinomaisiksi ehdokkaiksi erittäin korkeataajuisiin sovelluksiin. Aiheesta aiemmin: Outo magneettinen materiaali voi tehdä laskennasta energiatehokasta Edistysaskeleita magnoniikalle ja spintroniikalle |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.