`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Что для вас является метрикой простоя серверной инфраструктуры?

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

Открыты двери для устройств микроэлектроники и спинтроники

0 
 

Исследовательская группа во главе с Национальной лабораторией Лоуренса при Министерстве энергетики в Беркли (Berkeley Lab) создала наноразмерную «игровую площадку» на чипе, который имитирует образование экзотических магнитных частиц, называемых монополями. Исследование может раскрыть секреты более компактных, мощных запоминающих устройств, микроэлектроники и жестких дисков следующего поколения, использующих магнитные свойства спина для хранения данных.

В течение многих лет другие исследователи пытались создать реальную модель магнитного монополя - теоретической магнитной субатомной частицы, имеющей один северный или южный полюс. Эти неуловимые частицы можно смоделировать и наблюдать, изготовляя искусственные материалы со спиновым льдом - большим массивом наномагнетиков, которые имеют структуры, аналогичные водяному льду, - где расположение атомов не является абсолютно симметричным, что приводит к остаточному северному или южному полюсам.

Противоположные полюсы притягиваются в магнетизме, поэтому эти одиночные полюса пытаются двигаться, чтобы найти свою идеальную пару. Но поскольку обычные искусственные кристаллы представляют собой 2D-системы, монополи сильно ограничены и, следовательно, не являются реалистичным представлением о том, как ведут себя магнитные монополи, сказал ведущий автор Алан Фархан (Alan Farhan), который работал в докторантуре в Лаборатории синхротронного излучения света (Advanced Light Source, ALS) во время учебы, а теперь в Институте Пола Шеррера в Швейцарии.

Чтобы преодолеть это препятствие, команда смоделировала наноразмерную трехмерную систему, которая следует «ледяным правилам», принципу, который определяет, как атомы располагаются во льду, образованном из воды или минерального пирохлора.

«Это важнейший элемент нашей работы, - сказал Фархан. - С нашей трехмерной системой северный или южный монополь может перемещаться туда, куда он хочет, взаимодействуя с другими частицами в своей среде, как изолированный магнитный заряд, - другими словами, как монополь».

Команда использовала сложные инструменты литографии, разработанные в Молекулярном лаборатории в Беркли, для создания трехмерной квадратной решетки из наномагнетиков. Каждый магнит в решетке имеет размер бактерии и опирается на плоскую кремниевую пластину размером 1 Х 1 сантиметр.

«Это наномир - с крошечной архитектурой на крошечной пластине», но атомно настроенный в точности как естественный лед, сказал Фархан.

Чтобы построить наноструктуру, исследователи синтезировали две экспозиции, каждая из которых была выровнена в пределах от 20 до 30 нанометров. В Молекулярной лаборатории соавтор Скотт Дьюи (Scott Dhuey) изготовил наночастицы четырех типов структур на крошечном кремниевом чипе. Затем чипы были изучены в ALS, открытом для посещения ученых со всего мира. Исследователи использовали технику, называемую рентгеновской фотоэмиссионной электронной микроскопией (PEEM), направляя мощные пучки рентгеновского излучения на наночастицы, чтобы наблюдать, как монополи могут образовываться и перемещаться в ответ на изменения температуры.

В отличие от микроскопов PEEM на других источниках света, микроскоп PEEM3 в Berkeley Lab имеет более высокий угол падения рентгеновских лучей, сводя к минимуму эффекты тени, которые аналогичны теням, отбрасываемым зданием, когда солнце падает на землю под определенным углом. «На самом деле, записанные изображения не показывают никакого эффекта тени, - сказал Фархан. - Это делает PEEM3 самым важным элементом успеха этого проекта».

Фархан добавил, что PEEM3 является единственным в мире микроскопом, который дает пользователям полный контроль температуры в диапазоне ниже 100 Кельвинов, фиксируя в реальном времени, как формируются возникающие магнитные монополи, когда искусственный замороженный лед тает и когда жидкость испаряется в газообразное состояние магнитных зарядов - форма вещества, известная как плазма.

Теперь исследователи надеются нанести все меньшие и меньшие наномагниты для разработки меньшей, но более мощной спинтроники - востребованной области микроэлектроники, которая использует магнитные свойства спина частиц для хранения большего количества данных в небольших устройствах, таких как магнитные жесткие диски.

Такие устройства будут использовать магнитные пленки и сверхпроводящие тонкие пленки для развертывания и манипулирования магнитными монополями для сортировки и хранения данных в зависимости от направления их полюсов на север или юг - аналогично нулям и единицам в обычных магнитных запоминающих устройствах.

Открыты двери для устройств микроэлектроники и спинтроники

Это магнитные монополи в движении при температуре 210 К. Красные точки представляют положительные магнитные заряды, в то время как синие точки представляют отрицательные магнитные заряды


Вы можете подписаться на наш Telegram-канал для получения наиболее интересной информации

0 
 

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
Реклама

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