eng
Просмотры: 115
22.03.2024
Исследователи Массачусетского технологического института научились управлять сверхтонким магнитом при комнатной температуре, что позволяет создавать быстрые и эффективные процессоры и компьютерную память.
Экспериментальные образцы компьютерной памяти и процессоров, созданные на основе магнитных материалов, потребляют гораздо меньше энергии чем традиционные устройства на основе кремния. Двумерные магнитные материалы, состоящие из слоев толщиной в несколько атомов, обладают необычными свойствами, позволяющими устройствам на их основе достигать беспрецедентной скорости, эффективности и масштабируемости.
Для создания серийных устройств на основе магнитных материалов предстоит преодолеть множество препятствий. Поскольку магниты, состоящие из атомарно тонких ван-дер-ваальсовых материалов, можно контролировать только при очень низких температурах, это затрудняет их использование за пределами лаборатории.
Исследователи использовали импульсы электрического тока для переключения направления намагниченности устройства при комнатной температуре. Магнитное переключение может использоваться в вычислениях, подобно тому, как транзистор переключается между открытым и закрытым состояниями для представления 0 и 1 в двоичном коде, или в компьютерной памяти, где переключение позволяет хранить данные.
Исследователи облучали электронами магнит, изготовленный из нового материала, который может сохранять свой магнетизм при высоких температурах. Благодаря спину электроны можно рассматривать как крошечные магниты. Манипулируя спином электронов, облучающих материал, исследователи могут менять его намагниченность.
Методы изготовления компьютерных чипов в чистом помещении из сыпучих материалов, таких как кремний, могут мешать работе устройств. Например, толщина слоев материала может составлять всего 1 нанометр, поэтому незначительные шероховатости на поверхности могут быть серьезным препятствием, ухудшающим производительность.
В отличие от этого, ван-дер-ваальсовы магнитные материалы по своей природе слоисты и структурированы таким образом, что поверхность остается идеально гладкой, даже когда исследователи отслаивают слои для создания более тонких устройств. Кроме того, атомы в одном слое не диффундируют в другие слои, что позволяет этим материалам сохранять свои уникальные свойства при интегрировании в устройства.
Однако, новый класс магнитных материалов обычно работает только при температурах ниже 60 К. Чтобы создать магнитный компьютерный процессор или память, исследователям необходимо использовать электрический ток для работы магнита при комнатной температуре.
В качестве активного материала использовался металлический теллурид галлия. Этот атомарно тонкий материал обладает магнитными свойствами при комнатной температуре, и не содержит нежелательных редкоземельных элементов, поскольку их добыча губительна для окружающей среды.
Была достигнута высокая скорость переключения и энегоэффективность при комнатной температуре. Следующим этапом должно стать достижение переключения без использования внешних магнитных полей.
По материалам: https://news.mit.edu
Комментарии читателей
