Yorkin yliopiston ja Rooman Tre-yliopiston tutkijat uskovat, että heidän uusi tutkimus saattaa avata tien paljon vähemmän energiaa kuluttavaan elektroniikkaan. Ratkaisu löytyisi grafeenin ja siirtymämetallien dikalkogeenien yksikerroksisista komposiittimateriaaleista.
Tutkijat havaitsivat, että näitä materiaaleja voitaisiin käyttää elektronin spin tarkkaan sähköiseen ohjaukseen ja sitä kautta informaation hallintaan. Yorkin yliopiston johtavan tutkijan Aires Ferreiran mukaan he ovat jo vuosia etsineet hyviä johtimia, jotka mahdollistavat tehokkaan elektronin spinin sähköisen hallinnan.
- Havaitsimme, että tämä voidaan saavuttaa pienellä vaivalla, kun kaksiulotteinen grafeeni yhdistetään tiettyjen puolijohteisten kerrostettujen materiaalien kanssa. Laskelmamme osoittavat, että pienten jännitteiden soveltaminen grafeenikerroksen yli indusoi johtavien spinien nettopolarisaatiota.
Spinvirrat, jotka koostuvat vastakkaisiin suuntiin virtaavien ylös ja alas spineistä, eivät kanna nettovarausta, joten teoriassa eivät myöskään lämpöä. Spin-informaation hallinta avaisi siten tietä kohti erittäin vähän energiaa käyttäviin tietokonesiruihin.
Tutkijaryhmä osoitti, että kun pieni virta kulkee grafeenikerroksen läpi, elektronien spin polarisoituu tasossa johtuen spin-kiertorata -voimista, jotka saa aikaan läheisyys TMD-perustaan. He osoittivat myös, että varaus-spin muunnoksen tehokkuus voi olla melko suuri jopa huoneenlämmössä.
Yorkin tohtoriopiskelija Manuel Offidani suoritti suurimman osan tutkimuksen monimutkaisista laskelmista. - Elektronin spinin virtaindusoima polarisaatio on tyylikäs relativistinen ilmiö, joka syntyy eri materiaalien rajapinnassa, Effidani toteaa.
Virran indusoima spinpolarisaatio ei-magneettisissa väliaineissa osoitettiin jo vuonna 2001 puolijohteissa ja sittemmin metallisissa heterorajapinnoissa. Nyt tutkijat ennakoivat, että samanlainen vaikutus esiintyy TMD-monokerrosten päällä olevassa grafeenissa.
Yllättäen tutkijat havaitsivat, että grafeenin elektronisten tilojen ainutlaatuinen luonne mahdollistaa varaus-spin -muunnoksen jopa 94 prosentin tehokkuudella. Tämän ansiosta grafeenipohjainen komposiittimateriaali on lupaava pohja erittäin kompakteille ja energiatehokkaille spin-logiikkalaitteille.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 16.11.2017
Saksalaislähtöinen Ubitium on kehittänyt innovatiivisen prosessoriarkkitehtuurin, joka yhdistää eri suorittimien (CPU, GPU, DSP, FPGA) toiminnot yhteen siruun. Yrityksen mukaan tämä uusi RISC-V-arkkitehtuuriin perustuva ratkaisu mullistaa yli 50 vuotta vanhan suorittimien suunnittelun.
Moni uusi sähköauton omistaja kokee toimintasädeahdistusta. Tätä ongelmaa autonvalmistajat voivat helpottaa siirtymällä piipohjaista IGBT-piireissä piikarbidiopohjaisiin siruihin. auton vetoinvertterissä.
