Sme o krok bližšie k využitiu spintroniky v IT

0

ibm-generic-tbi_vyrez.jpg Výskumné oddelenie IBM v spolupráci s vedcami z významnej univerzity ETH v Zürichu odhalilo prvé trvácnejšie zoskupenie spinov elektrónov (persistent spin helix) v polovodiči. Vďaka tomu ich bude možné využiť na ukladanie, presun a spracovávanie dát. Až doteraz nebolo celkom jasné, či sa bude dať využiť spin elektrónov na udržanie informácií na dostatočne dlhý čas. IBM a ETH demonštrovali 30-násobne predĺženú synchronizáciu natočenia elektrónov v dĺžke až 1,1 nanosekundy, čo je približne čas jedného cyklu 1 GHz procesora.


Vedci už dávnejšie zistili, že možno meniť orientáciu elektrónu v priestore, teda meniť jeho spin a túto vlastnosť využiť na zaznamenanie informácie. Spintronika je teda alternatíva k tradičnej mikroelektronike, používajúca informáciu o spine častíc. Nový objav by umožnil uloženie väčšieho množstva dát v menšom priestore, väčšiu rýchlosť spracúvania dát a nižšiu spotrebu energie. Čiastočne rieši aj problém generovania odpadového tepla v čipoch, ktoré vzniká pri pohybe elektrónov. 


Dnešná technológia má limitované možnosti, pretože rozmery polovodičov sa zmenšujú až do bodu, kde je tok elektrónov nekontrolovateľný. Spintronika by mohla tento problém prekonať využitím spinu elektrónov namiesto ich premiestnenia. Tieto nové poznatky v spintronike dávajú vedcom nielen kontrolu nad magnetickým pohybom častíc v zariadeniach, ale otvárajú aj možnosti vo vytváraní nových energeticky efektívnych zariadení. 


Základom technológie je, aby boli všetky elektróny natočené žiadaným smerom. Kontrolovanie natočenia elektrónu je dôležitý krok vo vývoji polovodičov, ktoré sú elektricky programovateľné.
Vedci použili ultrakrátke laserové pulzy, aby sledovali vývoj tisícky elektrónových spinov na malom mieste. Zvyčajne sa spiny náhodne otáčali a rýchlo stratili orientáciu. Teraz vedci po prvýkrát pozorovali, ako sa spiny zoradili do stáleho pravidelného tvaru. 


Tento koncept bol teoreticky načrtnutý už v roku 2003, ale doteraz neboli výsledky reálne pozorovateľné. Synchronizácia spinu elektrónu umožnila odsledovať presun elektrónov, ktoré prešli vzdialenosť 10 mikrometrov, čím sa zvýšila možnosť využitia spinov na spracovanie logických operácií, a to rýchlo a energeticky efektívne. 


Výskumníci tento výsledok dosiahli pri elektrónoch v polovodiči GaAs (arzenid gália). Polovodičový materiál GaAs, vytvorený vedcami ETH, sa bežne používa pri výrobe integrovaných obvodov, infračervených LED diód a efektívnych solárnych článkov. Použitie spintroniky v praxi zostáva naďalej veľkou výzvou, pretože dosiahnuté výsledky výskumu boli zaznamenané pri teplote -233 stupňov Celzia. 


Ide o významný pokrok vo výskume využívania spintroniky na uchovávanie informácií a realizáciu logických operácií v polovodičoch. Týmto sa využitie tejto technológie v praxi stáva skutočnejším.

Pridať komentár

Mohlo by vás zaujímať

Mohlo by vás zaujímať