Ryhmä Missourin yliopiston fysiikan ja tähtitieteen dosentti Deepak K. Singhin johtamia fyysikkoja on kehittänyt diodipiirin, jonka häviöteho voi olla kolme kertaa pienempi kuin puolijohdediodilla. Ryhmä on hakenut patenttia magneettiselle rakennemateriaalille, jossa käytetään hunajakennomaista hilaa, jolla on erottava elektroninen ominaisuus.
Perinteisellä puolijohdediodilla on huomattava energiahävikki, mikä vaikuttaa esimerkiksi akkukäyttöisen laitteen käyttöaikaan. Korvaamalla puolijohde magneettisella järjestelmällä tutkijat uskovat voivansa kehittää energiatehokkaan piirirakenteen, joka kuluttaa paljon vähemmän tehoa.
Singhin tiimin kehittämä kaksiulotteinen nanorakenteinen materiaali syntyi sijoittamalla magneettinen seos piin pinnalla olevaan kennorakenteeseen. Uusi materiaalirakenne johtaa virtaa vain yhteen suuntaan. Rakenteella on myös huomattavasti vähemmän häviötehoa kuin puolijohtavalla diodilla.
Magneettinen diodi avaa tien uusille magneettisille transistoreille ja vahvistimille, jotka kuluttavat hyvin vähän virtaa, mikä parantaa teholähteen käyttöarvoa. Tämä voisi tarkoittaa esimerkiksi, että suunnittelijat voisivat pidentää akkukäyttöisten laitteiden toiminta-aikaa yli satakertaisesti. Pienempi häviöteho tietokoneprosessoreissa voisi myös vähentää kannettavan tietokoneen tai työpöytäkoneiden tuottamaa lämpöä, toteavat tutkijat.
Laite voi toimia myös "päälle/pois päältä" -piirinä monille oheiskomponenteille, mikä auttaa edelleen pienentämään laitteen kokonaisvirrankulutusta. Tällainen magneettinen diodi olisi erittäin toivottava toiminnallisuus myös spintroniikan sovelluksille, sillä se voisi toimia sekä magneettisena muistilaitteena että logiikkana ilman ulkoista viritysparametria kuten magneettikenttää.
Tutkijat ovat jo hakeneet menetelmälleen yhdysvaltalaista patenttia ja kokoavat spin-off-yritystä, joka avittaa heitä saamaan ratkaisua markkinoille.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 24.5.2018
