Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Среда, 19 сентября
 
 


Это интересно!

Новости


Обзоры, аналитика


Интервью, презентации

Ранее

CitiGroup: падение рубля справедливо, полезно и не опасно

Рубль в ближайшие годы будет ослабевать. Причина в фундаментальных показателях: профицит счета текущих операций в России снижается, а отток капитала никуда не исчезнет. Юдаева: банки переживут девальвацию рубля.

Для чего Google купил производителя военных роботов

Google все более активно занимается разработками в области робототехники. К чему это приведет, если учесть и другие интересы компании: отслеживание передвижения пользователей в городской среде, их привычки и т.п.?

Windows XP станет угрозой для бизнеса через 3 месяца

8 апреля 2014 года произойдет событие, которое затронет множество пользователей по всему миру: Microsoft прекратит поддержку ОС Windows XP.

Реклама

По вопросам размещения рекламы обращайтесь в отдел рекламы

Реклама наших партнеров

 

22 января

Популярная спинтроника: преемница электроники

Спинтроника может стать будущим электроники, но что это такое? Если коротко, это область, в которой снято фундаментальное ограничение электроники. Ведь электроны имеют заряд, и каждый раз, когда заряженный электрон перемещается для какого-то действия, его усилия превращаются в тепло. Кроме заряда, электроны обладают спином, который в спинтронике передает данные без потери энергии.



И

так, что такое спин?

«Электрон имеет электрический заряд и магнитный спин. В спинтронике можно использовать спин в дополнение к заряду», – объясняет доктор Пауль Стеффенс (Paul Steffens), ученый, изучающий магнетизм в лаборатории по исследованию нейтронов в Гренобле. «Магнетизм может возникнуть в замкнутом контуре от проходящего по нему тока, или в петле из проволоки под током, или же магнитный момент может создать электрон, кружась вокруг атома. Это не абсурд – думать о спине, как о маленькой петле с током. Это картина, которая может помочь. Думаю, это похоже на крошечный магнит, которым можно управлять с помощью магнитного поля».

Спин уже используется в коммерческих целях в GMR-устройствах (то есть основанных на эффекте гигантского магнитосопротивления) для считывания информации с жестких дисков.

«Спин может найти применение в разных областях. В больших масштабах ярким примером такого использования является беспроводной утюг на электромагнитной подошве. Еще один пример – хранение данных на жестком диске, где информация сосредоточена в магнитных доменах. Это та область, в рамках которой основную роль играют квантовые эффекты, здесь мы должны думать в терминах квантовой механики», – говорит Пауль Стеффенс.

С точки зрения спинтроники, спин отдельного электрона может быть направлен либо «вверх», либо «вниз», и полезное свойство спина – возможность передвигаться в отсутствии импульсной электромагнитной муфты без потерь энергии.

«Если бы можно было двигать спин электрона, выделялось бы меньше тепла, но, если существует только электрон, нельзя двигать спин и заряд», – объясняет физик-теоретик доктор Тим Займан (Tim Ziman). «Если существует много электронов, можно двигать спин вверх в одном направлении и вниз в другом направлении. В первом приближении, спин движется, но нет связанного движения заряда, потому что нет связанного движения электронов».

В первом приближении?

«Они разделяют заряд и спин, но это – не главное», – считает Займан.

Ток заряда и ток спина имеют различные характеристики. Займан объясняет это так: ток заряда продолжает движение, в то время как ток спина – часть «спиновой диффузии» – случайной смены спиновых состояний, или связанного потока спинов, который быстро заканчивается.

К счастью, спиновая диффузия не является препятствием для спинтроники, так как в нормальном состоянии спин сможет перемещаться на многие микрометры, прежде чем начнется диффузия рассеяния, этого вполне достаточно, если считать спинтронику уменьшенной моделью электроники. Это означает, что данные должны прийти и уйти в электронном виде, с соответствующими изменениями за счет влияния спинтроники.

«Одна из проблем, которая частично решена, – преобразование тока заряда в спиновый ток и затем фиксация электрической поляризации спина, – считает Займан, который ищет пути повышения значений спиновых токов. – Я рассматриваю общее рассеяние, как пример спиновых волн».

«Угловое рассеяние – один из способов выделения электронов со спином вверх и электронов со спином вниз, – пояснил Займан. – Нужно сделать это эффективно. Я не думаю, что существует удобная схема реализации этого процесса».

За последние годы было предложено множество методов хранения и перемещения информации. «Человечество в последние 5–10 лет сделало множество устройств и интегрировало их в электронные схемы», – считает Займан.

Квантовые вычисления

Спинтроника тесно связана с двумя другими областями исследований и разработок. От прогресса одной из них смогут выиграть все три. Среди этих областей – квантовые вычисления. «Для исследований в этой сфере используются те же устройства. Квантовая интерференция – часть той же технологии, она находится на аналогичной стадии, разрабатывают ее те же коллективы ученых и специалистов», – говорит Займан.

Еще одна область исследования – влияние электрического тока на стенки магнитных доменов. «Эта сфера похожа на спинтронику, это действительно ее часть, но только в том, что касается памяти, а не логических операций. Физика обоих процессов идентична».

«Чуть меньше общего у спинтроники с методом ядерного магнитного резонанса, который лежит в основе техники сканирования и относится к наномиру. Этот метод может совершить революцию в биологии», – считает Займан.

Почему ученый, изучающий магнетизм и спин, работает в нейтронной лаборатории?

Ответ заключается в том, что нейтроны имеют спин, но не несут заряд. Как рентгеновские лучи могут выявить структуру молекул и кристаллов – как они сделали это с ДНК – так и нейтроны могут выявить спиновую структуру материала без изменения своего заряда.

«Луч нейтронов выходит из самого мощного в мире ядерного реактора, – рассказывает Займан. – Он составляет около 1 см в диаметре, его дифракция внимательно изучается после прохождения через образец материала».

«Нейтроны являются лучшим способом исследования магнитных свойств сыпучих материалов. Вы не сможете продеть нанонить через нейтронный пучок и ожидать результат, – считает Займан. – Нейтроны так же хорошо подходят для контроля доменных стенок и экзотических структур, например, магнитных скирмионов, самых маленьких доменов и узлов решетки, которые только могут хранить данные».

Читайте также:
Ученые предложили использовать графен в спинтронике
Создан транзистор на основе атомного спина
Создан трехмерный спиновый микрочип
Физики рассмотрели поведение спинов в потенциальной «нанопамяти»
Квантовые вычисления на кремнии
Спинтронные компьютеры стали еще на шаг ближе
Спин-транзисторы разгонят компьютеры в миллион раз
Серьезный прогресс в построении спинтронных квантовых компьютеров

Источник Electronicsweekly

Оцените материал:

Автор: Steve Bush, Electronics Weekly. Перевод: Ирина Тимофеева, RussianElectronics.ru



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2018 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты