НомераТемыСлайдшоуСобытияРешенияФорум
поиск  
Главная > Темы > Исследования и разработки > Прорыв IBM в спинтронике может привести к созданию новых магнитных транзисторов


Новости ИТ-бизнеса

Современные решения
 

Прорыв IBM в спинтронике может привести к созданию новых магнитных транзисторов

Автор: Деррил Тафт
31.08.2012

IBM Research совместно с командой европейского университета синхронизируют спины электронов. В перспективе это может привести к появлению нового класса магнитных полупроводниковых транзисторов для более энергоэффективных устройств.

По сообщению Голубого гиганта, ученые из IBM и ETH Zurich, ведущего европейского университета, впервые наблюдали формирование стабильной спиновой спирали в полупроводнике.

Целью проекта является использование спина электрона для хранения, передачи и обработки информации. До открытия было непонятно, обладает ли спин способностью достаточно долго сохранять свое состояние, чтобы хранить закодированную информацию.

В статье, опубликованной в журнале Nature Physics, ученые из IBM Research и лаборатории физики твердого тела ETH Zurich продемонстрировали, что электронная синхронизация увеличивает продолжительность жизни спина электрона в тридцать раз, до 1,1 нс. По времени это совпадает со длительностью такта в процессоре с частотой 1 ГГц.

IBM поясняет: современные компьютерные технологии используют электрический заряд электронов для кодирования и обработки данных. Этот метод имеет ограничения: при уменьшении размеров полупроводников можно потерять контроль над потоком электронов. Использование спина электрона вместо заряда могло бы указать выход из тупика.

Новые знания в спинтронике не только дают ученым беспрецедентный контроль над магнитными перемещениями внутри устройств, но и расширяют возможности по созданию энергосберегающей электроники.

Ученые наблюдали ранее неизвестные физические эффекты — перемещение спинов электронов в полупроводнике на десятки нанометров с синхронным вращением по пути движения подобно тому, как вращаются пары в знаменитом венском вальсе.

“Если женщины во всех парах начинают танец, смотря на север, то спустя короткое время вращающиеся пары ориентированы в разных направлениях, — говорит Жан Салис из исследовательской группы Physics of Nanoscale в IBM Research-Zurich. — Теперь мы можем зафиксировать скорость вращения танцоров. Результатом является совершенная хореография, когда все женщины в некотором пространстве смотрят в одном направлении. Способность наблюдать спины и манипулировать ими является важным шагом в развитии спиновых электрически программируемых транзисторов”.

Ученые из IBM использовали в своих экспериментах сверхкороткие лазерные импульсы для отслеживания эволюции тысяч спинов электронов на очень маленьком пространстве. Обычно спины вращаются произвольным образом и быстро теряют ориентацию. Впервые ученые могли наблюдать образование спинами регулярного полосатого узора, который называют устойчивой спиновой спиралью.

Концепция блокировки вращения спинов была теоретически предсказана в 2003-м. В некоторых экспериментах обнаруживались признаки такой блокировки, но прямое наблюдение стало возможно только теперь.

Ученые из IBM зафиксировали синхронный “вальс” спинов электронов с помощью сканирующего микроскопа с временным разрешением. Благодаря синхронизации вращения спинов электронов удалось наблюдать перемещение спинов более чем на 10 микрометров (одну сотую долю миллиметра). Шансы использовать спины для быстрой и энергоэффективной обработки логических операций увеличиваются.

Причиной синхронного движения спинов является спин-орбитальное взаимодействие, физический механизм, связывающий спин с движением электрона. Полупроводниковый материал арсенид галлия (GaAs) III--V групп периодической системы элементов был получен учеными из ETH Zurich, всемирно известными экспертами по выращиванию сверхчистых атомарноточных полупроводниковых структур. GaAs широко используется в производстве интегральных схем, инфракрасных светодиодов, высокоэффективных солнечных панелей и других устройств.

Коммерциализация спинтроники по-прежнему остается трудной задачей, считают в IBM. Исследования в этой области проходят при очень низких температурах для минимизации взаимодействия спинов электронов с окружающей средой. В данном исследовании ученые из IBM работали при температуре 40 градусов Кельвина (­233° С).

Работа была выполнена при финансовой поддержке Национального научного фонда Швейцарии и посредничестве Национальных центров компетенций в области исследований. Научный доклад “Картина формирования устойчивой спиновой спирали” (“Direct mapping of the formation of a persistent spin helix”) был опубликован в журнале Nature Physics 12 августа 2012 г.


Поместить в блог
Комментарии к статье
Ваше имя*


Ваш комментарий*


Защита от автоматических сообщений*



Введите символы на картинке
* - Поля, обязательные для заполнения.
Исследование Oracle: клиенты готовы путешествовать, если отели обеспечат определенные условия
Исследование Oracle: клиенты готовы путешествовать, если отели обеспечат определенные условия
Чуть больше половины опрошенных (51 %) из Северной и Латинской Америки планируют отправиться в путешествие в ближайшие 6 месяцев, в то время как в Азиатско-Тихоокеанском регионе и Европе этот показатель составляет 38 %.

Как пандемия меняет будущее технологий
Как пандемия меняет будущее технологий
За последние четыре месяца количество покупок в онлайн-магазинах увеличилось на 60%, и теперь большая часть бизнеса будет вестись в цифровом формате и с помощью мобильных устройств.

Каким будет мир после пандемии: 9 социальных трендов
Каким будет мир после пандемии: 9 социальных трендов
Японская корпорация Panasonic проанализировала девять социальных трендов, вызванных пандемией COVID-19, и изменивших многие аспекты повседневной жизни...

Microsoft исследовала новые тенденции рабочего взаимодействия
Microsoft исследовала новые тенденции рабочего взаимодействия
По данным лаборатории Human Factor Labs, проанализировавшей 13 команд из двух человек, удаленное взаимодействие является более сложным с психологической точки зрения...

Gartner назвал 10 основных трендов в области данных и аналитики
Gartner назвал 10 основных трендов в области данных и аналитики
Аналитики Gartner прогнозируют, что к 2024 г. 75% компаний перейдут от пилотных проектов в области ИИ к операционным, вызвав пятикратный рост инфраструктуры потоковых данных и аналитики.

 



Форум
Газета PC Week Ukrainian Edition печатается по лицензионному соглашению с компанией Ziff Davis Publishing Inc. Перепечатка материалов допускается только c разрешения редакции. За содержание рекламных объявлений редакция ответственности не несет. Editorial items appearing in PC Week/UE that were originally published in the U.S. edition of PC Week are the copyright property of Ziff Davis Publishing Inc. Copyright 2015 Ziff Davis Inc. All rights reserved. PC Week is trademark of Ziff Davis Publishing Holding Inc.
© 2020 ООО “ПИСИВИК УКРАИНА”. Информация об авторских правах и порядке использования материалов сайта

//
//