Чарівність магнетизму: інноваційна технологія обіцяє перетворити світ комп'ютерних технологій.
Магнітні матеріали та мікроскопічні антени передаватимуть інформацію та енергію без дротів з однієї точки в іншу з мінімальними втратами.
Вчені з Австрії та Німеччини розробили інноваційний підхід до створення компактніших і енергоефективніших обчислювальних пристроїв, використовуючи магнонні схеми. Інформація про цю технологію була опублікована в журналі Science Advances.
Центральні процесори (ЦП) у наших ноутбуках, настільних комп'ютерах і телефонах використовують мільярди транзисторів, створених з використанням технології комплементарних метал-оксид-напівпровідників (КМОП). Згодом виробники прагнуть дедалі сильніше і сильніше зменшувати техніку, роблячи її компактнішою, і на їхньому шляху постає дедалі більше фізичних обмежень, а також з'являються питання до довговічності. Крім того, велике енергоспоживання електроніки змушують шукати альтернативні обчислювальні архітектури. Одним із перспективних кандидатів є магнони -- кванти спінових хвиль.
"Уявіть собі тиху водойму. Якщо ми дозволимо каменю впасти у цю воду, хвилі, що виникають, почнуть розповсюджуватися від місця, де сталося падіння. Тепер уявимо, що замість озера ми маємо магнітний матеріал, а камінь замінили на антену. Хвилі, що поширюються в цьому випадку, називаються спіновими хвилями, і їх можна використовувати для передачі енергії та інформації з одного місця в інше з мінімальними втратами," -- розповів Сабрі Коралтан з Віденського університету, який є першим автором дослідження.
Після виникнення спінових хвиль вони можуть бути застосовані в магнонних пристроях для виконання як традиційних, так і новаторських обчислювальних завдань. Однак для зменшення "слідів" таких пристроїв вченим необхідно використовувати спінові хвилі з коротшими довжинами хвиль, які важко створити за допомогою сучасних наноантен через їх обмежену ефективність. Для виготовлення таких мікроскопічних антен потрібні стерильні умови, а також спеціалізовані підприємства, які застосовують інноваційні методи літографії.
Команда дослідників з Австрії та Німеччини досягла значного прогресу, представивши новий підхід: електричний струм проходить безпосередньо через магнітну решітку, що має закручені магнітні візерунки. Дослідження продемонструвало, що цей метод значно підвищує ефективність випромінювання спінових хвиль у порівнянні з традиційними технологіями.
Згідно з інформацією науковців, використовуючи рентгенівський мікроскоп з підвищеною роздільною здатністю "Maxymus", розташований на електронному синхротроні BESSY II в Берліні, їм вдалося спостерігати передбачені спінові хвилі на наномасштабних довжинах хвиль та гігагерцевих частотах.
"Крім того, завдяки використанню спеціалізованих матеріалів, які здатні змінювати свою магнітну характеристику в процесі деформації, ми змогли показати, що напрямок спінових хвиль можна динамічно регулювати, просто змінюючи величину поданого струму. Це можна розглядати як значущий прорив у розробці активних магнонних пристроїв," — зазначив Сабрі Коралтан.
Здатність за запитом перенаправляти спінові хвилі створює нові горизонти для розробки перепрограмованих магнонних структур, що може сприяти появі більш гнучких і енергоефективних обчислювальних систем.
Не так давно згадували про новітнє відкриття, яке може стати основою для розвитку нового напрямку технологій, відомого як орбітроніка. У майбутньому ця технологія має потенціал замінити звичайну електроніку, пропонуючи значну енергоефективність.
