`

СПЕЦИАЛЬНІ
ПАРТНЕРИ
ПРОЕКТА

BEST CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Леонид Бараш

Инновационные кристаллы для компьютерной электроники будущего

0 
 

Хотя современные компьютеры уже очень быстры, они также потребляют огромное количество электроэнергии. Вот уже несколько лет много говорят о новой технологии, которая, хотя и находится в зачаточном состоянии, однажды может произвести революцию в компьютерной технике — спинтронике. Группа исследователей из Университета Гёте во Франкфурте определила материалы, обладающие удивительно быстрыми свойствами для спинтроники.

«Вы должны представить, что электронные спины — это крошечные магнитные иголки, прикрепленные к атомам кристаллической решетки и взаимодействующие друг с другом», — говорит Корнелиус Креллнер (Cornelius Krellner), профессор экспериментальной физики Франкфуртского университета им. Гёте. То, как эти магнитные стрелки реагируют друг с другом, принципиально зависит от свойств материала. К настоящему времени ферромагнетики исследовались прежде всего в спинтронике; с этими материалами, подобно железным магнитам, магнитные стрелки предпочитают ориентироваться в одном направлении. Однако в последние годы внимание в большей степени было уделено так называемым антиферромагнетикам, поскольку считается, что эти материалы обеспечивают еще более быструю и эффективную переключаемость, чем другие материалы спинтроники.

У антиферромагнетиков соседние магнитные стрелки всегда направлены в противоположные стороны. Если атомную магнитную стрелку толкнуть в одном направлении, соседняя стрелка повернется в противоположном направлении. Это, в свою очередь, заставляет следующего, кроме одного соседа, снова указывать в том же направлении, что и первая стрелка. «Поскольку это взаимодействие происходит очень быстро и практически без потерь на трение, оно предлагает значительный потенциал для совершенно новых форм электронных компонентов», — объясняет проф. Креллнер.

Прежде всего кристаллы с атомами из группы редкоземельных элементов рассматриваются как интересные кандидаты для спинтроники, поскольку эти сравнительно тяжелые атомы обладают сильными магнитными моментами — химики называют соответствующие состояния электронов 4f-орбиталями. Среди редкоземельных металлов, ряд из которых не являются ни редкими, ни дорогими, есть такие элементы, как празеодим и неодим, которые также используются в магнитной технологии. В настоящее время исследовательская группа изучила в общей сложности семь материалов с различными атомами редкоземельных элементов, от празеодима до гольмия.

Проблема при разработке материалов спинтроники заключается в том, что для таких компонентов требуются идеально спроектированные кристаллы, так как малейшие несоответствия сразу же негативно сказываются на общем магнитном порядке в материале. Именно здесь в игру вступает опыт Франкфурта. «Редкоземельные элементы плавятся при температуре около 1000 градусов по Цельсию, но родий, который также необходим для кристалла, не плавится до температуры около 2000 градусов по Цельсию, — говорит проф. Креллнер. - Вот почему здесь не работают обычные методы кристаллизации».

Вместо этого ученые использовали горячий индий в качестве растворителя. Необходимые редкоземельные элементы, а также родий и кремний растворяются в нем при температуре около 1500 градусов Цельсия. Графитовый тигель выдерживали при этой температуре около недели, а затем осторожно охлаждали. В результате искомые кристаллы вырастали в виде тонких дисков с длиной ребра два-три миллиметра. Затем группа изучила их с помощью рентгеновских лучей, полученных на берлинском синхротроне BESSY II и на источнике света Института Пауля Шеррера в Швейцарии.

«Самое важное открытие состоит в том, что в кристаллах, которые мы вырастили, редкоземельные атомы очень быстро реагируют друг с другом в магнитном поле, и сила этих реакций может быть специально отрегулирована путем выбора атомов», — говорит проф. Креллнер. Это открывает путь для дальнейшей оптимизации — в конечном счете, спинтроника все еще остается чисто фундаментальным исследованием, и до производства коммерческих компонентов еще далеко.

Однако на пути к рыночной зрелости предстоит решить еще очень много проблем. Таким образом, кристаллы, которые производятся при палящей жаре, обладают убедительными магнитными свойствами только при температурах ниже минус 170 градусов по Цельсию. «Мы подозреваем, что рабочие температуры могут быть значительно повышены за счет добавления атомов железа или подобных элементов, — говорит проф. Креллнер. Но еще предстоит увидеть, будут ли магнитные свойства столь же положительными». Однако благодаря новым результатам исследователи теперь лучше понимают, где имеет смысл менять параметры.

Инновационные кристаллы для компьютерной электроники будущего

Исследователи из Университета Гёте разрабатывают новые материалы для минимизации энергопотребления электронных элементов

Як протидіяти DDoS та цілеспрямованим атакам на інфраструктуру

0 
 

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT