Американские исследователи продемонстрировали новую разновидность компьютерной памяти на основе пластика, которая использует для работы эффект спина электронов для чтения и записи данных. Разработчики из Государственного университета штата Огайо говорят, что чипы, использующие эффект спинтроники, представляют собой альтернативный подход к современной схемотехнике.
Созданные чипы значительно меньше, легче и экономичнее современных кремниевых чипов. Традиционные электронные чипы хранят компьютерные данные в виде бинарных кодов из условных нулей и единиц, которые характеризуются присутствием или отсутствием электронов в заданной позиции. Однако физики уже довольно долго говорят, что электроны можно поляризовать таким образом, что нули и единицы можно будет принять за различные положения частиц, подобно полюсам на магните. При поляризации электронов у последних может быть два типа положения - верхний спин и нижний спин. Таким образом, каждый электрон может представлять собой как ноль, так и единицу.
Орудием спинтроники является ток, создаваемый электронами с однонаправленными спинами (спиновый ток). Для получения достаточно сильного тока необходимо поляризовать спины, упорядочив их в одном направлении. Важно, чтобы еще и время жизни спина (время, в течение которого направление спина не меняется) было достаточно большим для передачи его на нужные расстояния.
Если традиционные электронные устройства, основанные на электрических свойствах вещества, управляются преимущественно приложенным напряжением, то для манипуляции спиновыми свойствами, характеризующимися направлением спина и временем его жизни, необходимо использовать внешнее магнитное поле.
Человечество уже десять лет вкушает плоды спинтроники в виде компьютерных жестких дисков и прецизионных сенсоров магнитного поля, в которых использован эффект гигантского магнетосопротивления. Именно за открытие этого явления Альбер Фер и Петер Грюнберг были удостоены Нобелевской премии по физике в 2007 году.
Создание спинового транзистора и спиновой памяти до сих пор оставалось неразрешимой задачей. Все предыдущие попытки с использованием дорогостоящих технологий и материалов (таких как GaAs, ZnO, CdS) не увенчались успехом: получавшиеся спиновые транзисторы либо работали только при очень низких температурах, либо работали при температурах, близких к комнатной, но имели при этом очень малую величину эффективности, либо позволяли передавать спиновый ток на очень незначительные расстояния, измеряемые сотнями нанометров.
На практике одним из наиболее существенных преимуществ чипов, работающих на базе принципов спиновой электроники, является их неподверженность перегреву и чрезвычайно высокая плотность размещения электронов, кроме того пластиковые чипы могут быть тонкими и даже гибкими, сохраняя свои характеристики.
Источник: CyberSecurity
|
