Новый подход к кодированию данных с помощью спиновых волн
В 2023 году исследователи из Швейцарского Федерального технологического института (EPFL) совершили значительный прорыв в области устойчивых вычислений, используя спиновые волны для отправки и хранения данных, вместо традиционных потоков электронов. Спиновые волны, известные также как магниты, представляют собой квазичастицы, которые могут передавать информацию без потерь энергии, таких как джоулев нагрев, характерный для традиционных электронных устройств.
Однако в то время спиновые волны не могли быть использованы для перезаписи данных, что ограничивало их применение. Теперь, благодаря новому исследованию, опубликованному в журнале Nature Physics, ученые доказали, что гематит может стать материалом, который не только решит эту проблему, но и откроет новые возможности для сверхбыстрого кодирования и хранения данных.
Уникальные магнетические свойства гематита
Гематит, соединение оксида железа, обладает уникальной спиновой физикой, которая может быть использована для обработки сигналов на сверхвысоких частотах. Дирк Грундлер, руководитель лаборатории наноразмерных магнитных материалов в EPFL, отмечает: «Гематит демонстрирует совершенно новую спиновую физику, которая может быть собрана для обработки сигналов на сверхвысоких частотах, что имеет важное значение для разработки сверхбыстрых спинтронных устройств». Этот минерал имеет экологические преимущества перед традиционными материалами, такими как иттриевый железный гранат, что делает его еще более привлекательным для устойчивых технологий.
Два магнона лучше, чем один: открытие новых возможностей
В процессе исследования был сделан неожиданный поворот, когда ученые заметили странные электрические сигналы, исходящие от наноструктурированной платиновой полосы на гематите. Эти сигналы не походили на те, что обычно наблюдаются у других магнитных материалов, что привело к дальнейшему исследованию.
Ключевым открытием стало наличие двух магнонных мод в гематите, в отличие от других материалов, таких как иттриевый железный гранат, которые дают только одну модификацию магнонных волн. Наличие двух мод позволяет переключать спиновые токи между противоположными поляризациями, что, в свою очередь, может переключать состояние намагниченности наномагнита в любом направлении. Это открытие потенциально решает проблему многократного кодирования и хранения данных.
Практическое применение и будущее спинтроники
Теперь, когда ученые понимают механизмы работы двух магнонных мод в гематите, следующим шагом станет использование наномагнитов на гематитовом устройстве для дальнейших экспериментов и проверки этой теории в реальных условиях. Грундлер добавляет: «Гематит был известен человеку на протяжении тысячелетий, но его магнетизм был слишком слабым для стандартного применения. Теперь оказывается, что он превосходит материал, который был оптимизирован для микроволновой электроники в 1950-х годах».
Это открытие знаменует собой важный шаг вперед в создании устойчивых и эффективных спинтронных устройств. Использование гематита, доступного и экологически чистого материала, может позволить разработать более быстрые и энергоэффективные технологии, что откроет новые перспективы для вычислений и хранения данных в будущем.
Заключение
Гематит, с его уникальными спиновыми свойствами, способен значительно ускорить развитие устойчивой спинтроники, обеспечивая новые возможности для сверхбыстрого и энергоэффективного хранения и обработки данных. Это открытие подчеркивает важность научных исследований, направленных на поиск инновационных решений, которые не только решают технологические проблемы, но и обеспечивают более устойчивый подход к разработке новых материалов и устройств для информационных технологий.
Источник: https://actu.epfl.ch/news/an-earth-abundant-mineral-for-sustainable-spintr-2/
Если вам понравился материал, кликните значок - вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал - не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
