Singaporen kansallisen yliopiston (NUS, National University of Singapore) tutkijoiden uraauurtava tutkimus on löytänyt tehokkaan tavan käyttää spinaaltoja kääntämään magnetoituminen huoneenlämpötilassa. Tämän ansiosta voidaan tulevaisuudessa kehittää energiatehokkaampia spineihin perustuvia muisteja ja logiikkapiirejä.
Perinteiset elektroniset piirit kärsivät huomattavasta hukkalämmöstä, joka johtuu laitteiden sisällä liikkuvien varausten liikkeistä ja poukkoilusta. Perinteisen elektronien injektiomenetelmien sijaan professori Yang Hunsoon ryhmä käytti luovasti spinaaltoja magnetoitumisen kääntämiseen. Spinaallot ovat eteneviä muutoksia magneettisten materiaalien olemuksessa ja kvasipartikkeleiden näkökulmasta spinaallot tunnetaan magnoneina.
Tutkimusryhmä rakensi kaksikerroksisen järjestelmän, joka koostui antiferromagneettisesta magnonin kuljetuskanavasta ja topologisen eristeen spinien lähteestä. Ensimmäisinä maailmassa he todistivat spinaaltoihin perustuvan magnetointikytkennän viereisessä ferromagneettisessa kerroksessa korkealla hyötysuhteella ja huonelämpötilassa.
Uusi spinaaltoihin perustuva kytkentäjärjestelmä voi välttää varausten liikkumisen ja lämpöhäviöiden tuoton. Spinaaltoihin perustuvan vaihdon eteneminen voisi avata uuden tavan energiatehokkaille siruille.
- Spinaallot eli magnonit voivat toimittaa spininformaatiota jopa eristeissä ilman, että niihin liittyy liikkuvia varauksia. Tämä ominaisuus mahdollistaa pidemmän spinien etenemisen, mutta pienemmällä häviöllä verrattuna elektronin spineihin, selitti tutkimustyön ensimmäinen kirjoittaja tohtori Wang Yi.
Myös MIT:n tutkijat ovat kehittäneet uuden rakenteen, joka mahdollistaa laskennan tarkan hallinnan magneettisilla aalloilla.
Tähän saakka spinaaltojen modulointi on vaatinut sähkövirtoja ja kookkaita komponentteja, jotka voivat aiheuttaa signaalikohinaa ja mitätöidä kaikki luontaiset suorituskyvyn lisäykset.
MIT:n tutkijoiden kehittämä piiriarkkitehtuuri käyttää nanometrin levyistä alueseinämää spin-aallon vaiheen ja amplitudin moduloimiseen kerrostetuissa magneettimateriaalien nanokalvoissa ilman ylimääräisiä komponentteja tai sähkövirtaa. Kun aalto kulkee seinän läpi, sen magnonit spinnaavat vastakkaiseen suuntaan.
Kääntäen spinaalto puolestaan voidaan virittää ohjaamaan seinän sijaintia tarpeen mukaan. Tämä antaa tarkan hallinnan kahdesta muuttuvasta spinaallon tilasta, jotka vastaavat klassisessa laskennassa käytettyjä 1 ja 0.
Tämä spin-aaltojen ja magneettisen alueseinien välinen keskinäinen vuorovaikutus avaa mahdollisuuden realisoida täysin magnoniset spintroniset laitteet, joissa yhtä spinaallon signaalia voidaan käyttää muiden hallitsemiseen konfiguroimalla magneettisen alueen rakenteet uudelleen.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 18.12.2019
Analog Devices päätti jokin aika sitten lopettaa yhteistyön englantilaisen jakelijan Anglia Componentsin kanssa. Tässä ei ole sinänsä mitään ihmeellistä, mutta Anglia suivaantui tästä niin paljon, että tuli julkisuuteen asian kanssa. Toimitusjohtaja Steve Rawlinsin mukaan ADI:n päätös rajoittaa asiakkaiden valinnanvaraa.
Tulevaisuuden autot nojaavat yhä tiukemmin nopeaan datansiirtoon. Tämän dataväylän pitää perustua standardiin. Sellainen on PCIe-väylä, kertoo Microchip.