Спинтроника. что это? возможно, что будущее электронных устройств...
Для начала давайте поймём основу этой науки. Так называемые спины.
Спины - это собственный момент импульса элементарных частиц, имеющий квантовую природу и не связанный с перемещением частицы как целого. Проще говоря это квантовое число собственного импульса квантовой частицы. Спин всегда положителен и имеет целое или половинное значение (например, у электрона или протона спин быдет равен 0,5, а у фотона - 1). Стоит также заметить, что спин - это внутренняя, исключительно квантовая характеристика, которую нельзя так просто объяснить, а в большинстве случаев и невозможно (иначе нам придётся углубить в квантовую механику).
Со спинами мы познакомились, теперь можно перейти и к самой спинтронике :)
В современном мире требуется всё больше и больше вычислительной мощи, и чтобы удовлетворить желание мира в росте вычислительной мощи при постоянно уменьшающейся стоимости энергии, ученые решили заглянуть в область спинтроники и разработать новое поколение высокоскоростных и эргономичных электронных устройств.
Так новое исследование команды физиков Ноттингемского университета, опубликованное 20 августа 2013 года в журнале Nature Communications, сообщает о разработке нового антиферромагнитного спинтронического материала из меди, марганца и мышьяка, который мог бы существенно помочь в продвижении этой области.
Доктор Питер Уодли, научный сотрудник Физико-астрономической школы сообщил: Мы работаем в относительно неизведанной области прикладной физики, и наше исследование дает свежий взгляд на физические основы новой области антиферромагнитной спинтроники. Этот материал дает нам возможность создать новые структуры для устройств в области микроэлектроники путем объединения функциональности спинтроники и наноэлектроники при комнатной температуре.
То есть нам предстоит увидеть, что там, где обычная электроника полагается только на показатель заряда электрона, спинтроника использует другую фундаментальную особенность электрона, которая называется спин.
В антиферромагнетиках спины электронов в соседних атомах, как правило, компенсируют друг друга. Поэтому они могут выполнять активную роль в спинтронных устройствах. Последние расчеты и эксперименты выявили ряд новых физических явлений, связанных с антиферромагнетиками, в том числе потенциал к памяти и чувствительности. Этот новый материал с высоким качеством кристалла и совместимостью с существующими ныне полупроводниками является перспективным кандидатом для формирования новой сферы антиферромагнитной спинтроники.
Большинство современных электронных устройств на базе обычной технологии полупроводников опираются на присутствие или отсутствие электронов, несущих заряд. С другой стороны, многие формы памяти (тот же жесткий диск) используют магнетизм для хранения данных. В течение долгого времени физики хотели объединить два этих свойства - функциональную логику полупроводников и возможность накопления у магнитов - в один материал. И это как раз таки часть задач спинтроники. В спинтронике вы можете полагаться не только на присутствие или отсутствие заряда, но также и на фундаментальное квантовое свойство электрона под названием спин.
В целом физике всё из того же Ноттингема достигали этого путем допинга обычных полупроводников магнитными элементами с целью получения разбавленных ферромагнитных полупроводников. В этой области родилось много интересных физических и функциональных открытий, но она постоянно страдала от массы недостатков. Сложность же заключается в передаче технологий коммерческому сектору - рабочие температуры слишком низкие и устройства перестают работать при комнатной температуре... Но Ноттингемская команда не унывает и в сотрудничестве с пражским Институтом физики ASCR решила иначе подойти к проблеме. Ученые заинтересовались материалами, которые являются не ферромагнетиками, а антиферромагнетиками, то есть другой формой магнитного порядка. Антиферромагнетики уже используются в современной электронике, но играют пассивную роль. Недавние устройства показали, что они могут быть использованы в качестве активного компонента в электронных устройствах.
Таким образом можно точно выявить, что за спином стоит наше будущее.
Спинтроника дает возможность снизить уровень энергопотребления, а значит увеличить плотность вычисления и хранения. И поскольку антиферромагнетики не обладают общим магнитным полем, антиферромагнетическая спинтроника означает, что отдельные устройства не будут взаимодействовать друг с другом. Таким образом мы сможем поставить такие устройства вплотную друг к другу, и они не будут "перекрывать" друг друга.
Спасибо всем, кто дочитал. Было приятно писать для Пикабу :)
Спины - это собственный момент импульса элементарных частиц, имеющий квантовую природу и не связанный с перемещением частицы как целого. Проще говоря это квантовое число собственного импульса квантовой частицы. Спин всегда положителен и имеет целое или половинное значение (например, у электрона или протона спин быдет равен 0,5, а у фотона - 1). Стоит также заметить, что спин - это внутренняя, исключительно квантовая характеристика, которую нельзя так просто объяснить, а в большинстве случаев и невозможно (иначе нам придётся углубить в квантовую механику).
Со спинами мы познакомились, теперь можно перейти и к самой спинтронике :)
В современном мире требуется всё больше и больше вычислительной мощи, и чтобы удовлетворить желание мира в росте вычислительной мощи при постоянно уменьшающейся стоимости энергии, ученые решили заглянуть в область спинтроники и разработать новое поколение высокоскоростных и эргономичных электронных устройств.
Так новое исследование команды физиков Ноттингемского университета, опубликованное 20 августа 2013 года в журнале Nature Communications, сообщает о разработке нового антиферромагнитного спинтронического материала из меди, марганца и мышьяка, который мог бы существенно помочь в продвижении этой области.
Доктор Питер Уодли, научный сотрудник Физико-астрономической школы сообщил: Мы работаем в относительно неизведанной области прикладной физики, и наше исследование дает свежий взгляд на физические основы новой области антиферромагнитной спинтроники. Этот материал дает нам возможность создать новые структуры для устройств в области микроэлектроники путем объединения функциональности спинтроники и наноэлектроники при комнатной температуре.
То есть нам предстоит увидеть, что там, где обычная электроника полагается только на показатель заряда электрона, спинтроника использует другую фундаментальную особенность электрона, которая называется спин.
В антиферромагнетиках спины электронов в соседних атомах, как правило, компенсируют друг друга. Поэтому они могут выполнять активную роль в спинтронных устройствах. Последние расчеты и эксперименты выявили ряд новых физических явлений, связанных с антиферромагнетиками, в том числе потенциал к памяти и чувствительности. Этот новый материал с высоким качеством кристалла и совместимостью с существующими ныне полупроводниками является перспективным кандидатом для формирования новой сферы антиферромагнитной спинтроники.
Большинство современных электронных устройств на базе обычной технологии полупроводников опираются на присутствие или отсутствие электронов, несущих заряд. С другой стороны, многие формы памяти (тот же жесткий диск) используют магнетизм для хранения данных. В течение долгого времени физики хотели объединить два этих свойства - функциональную логику полупроводников и возможность накопления у магнитов - в один материал. И это как раз таки часть задач спинтроники. В спинтронике вы можете полагаться не только на присутствие или отсутствие заряда, но также и на фундаментальное квантовое свойство электрона под названием спин.
В целом физике всё из того же Ноттингема достигали этого путем допинга обычных полупроводников магнитными элементами с целью получения разбавленных ферромагнитных полупроводников. В этой области родилось много интересных физических и функциональных открытий, но она постоянно страдала от массы недостатков. Сложность же заключается в передаче технологий коммерческому сектору - рабочие температуры слишком низкие и устройства перестают работать при комнатной температуре... Но Ноттингемская команда не унывает и в сотрудничестве с пражским Институтом физики ASCR решила иначе подойти к проблеме. Ученые заинтересовались материалами, которые являются не ферромагнетиками, а антиферромагнетиками, то есть другой формой магнитного порядка. Антиферромагнетики уже используются в современной электронике, но играют пассивную роль. Недавние устройства показали, что они могут быть использованы в качестве активного компонента в электронных устройствах.
Таким образом можно точно выявить, что за спином стоит наше будущее.
Спинтроника дает возможность снизить уровень энергопотребления, а значит увеличить плотность вычисления и хранения. И поскольку антиферромагнетики не обладают общим магнитным полем, антиферромагнетическая спинтроника означает, что отдельные устройства не будут взаимодействовать друг с другом. Таким образом мы сможем поставить такие устройства вплотную друг к другу, и они не будут "перекрывать" друг друга.
Спасибо всем, кто дочитал. Было приятно писать для Пикабу :)
