Technologia fal spinowych rozwijana jest już od kilku dekad, jako potencjalna alternatywa do klasycznej elektroniki. Spintronika miałaby umożliwić przesyłanie informacji nie z pomocą ładunku elektronów, ale ich spinu. Systemy tego rodzaju rozwijane są od dawna, jednakże dotychczasowo ogromnym problemem jest fakt, że fale spinowe w materiałach rozchodzą się w sposób anizotropowy. Naukowcom z Narodowego Uniwersytetu Singapuru (NUS) udało się jednak rozwiązać ten problem.
Badacze z NUS opracowali nowatorski sposób propagowania fal spinowych, który umożliwia tworzenie superszybkich, miniaturowych układów do przetwarzania danych. Systemy te mają ogromny potencjał w zastosowaniu między innymi jako układy pamięci, gdyż są szybsze od obecnych, pobierają mniej prądu z zasilania i charakteryzują się wyższa pojemnością.
Urządzenia oparte na fali spinowej wykorzystują do przesyłania informacji kolektywne wzbudzenie spinów w elektronach w materiale magnetycznym. Jak tłumaczy profesor Adekunle Adeyeye z NUS, fale te rozchodzą się w sposób anizotropowy w materiale, co sprawia, że ciężko zastosować tą technologię w przemyśle. Zespół profesora Adeyeye opracował nowatorską metodę pozwalającą na jednoczesną propagację fal spinowych w wielu kierunkach przy tej samej częstotliwości. Metoda ta nie wymaga przykładania do układu zewnętrznych pól magnetycznych, a jedynie wykorzystanie sprytnie zaprojektowanej struktury, składającej się z szeregu warstw materiałów magnetycznych. Dzięki takiemu podejściu układy zasilane są minimalnym prądem i działają w wydajny sposób w temperaturze pokojowej. Czyni je to, jak mówi profesor, zdatnymi do aplikacji w przemyśle.
Jak tłumaczy Adeyeye, izotropowa propagacja spójnych fal spinowych, nazywanych magnonami, wymaga magnetyzacji materiału, aby mogły one przenikać przez materiał poza jego płaszczyzną. Głównym problemem aby osiągnąć taką magnetyzację jest brak materiałów o niskim tłumieniu w interesującej nas osi. Do konstrukcji układów spintronicznych typowo wykorzystuje się ferromagnetyk YIG (granat itrowo żelazowy), jednakże aby realizować na nim układy takie jak opisane powyżej konieczne jest przykładanie dużych pozapłaszczyznowych pól magnetycznych do układu. Takie rozwiązanie nie jest możliwe do zastosowania w realnych urządzeniach poza laboratorium.
W swoim eksperymencie zespół Adeyeye zaprezentował sposób na konstrukcje układu spintronicznego, który do działania nie potrzebuje zewnętrznego pola magnetycznego, aby otrzymać pionową magnetyzację substratu, opartego na ferromagnetykach wykazujących normalną, płaszczyznową magnetyzację. Substrat oparty został o dwa stopy - Ni80Fe20 oraz Permalloj - materiały te są typowo wykorzystywane do wykonywania mikroprzewodników fal spinowych. Aby wprowadzić anizotropię magnetyzacji w permalloju wytworzono na nim wielowarstwową strukturę z kobaltu i palladu. W ten sposób udało się wytworzyć mikroprzewodniki zdolne do propagacji magnonów pod dowolnym kątem.
W przeprowadzonym w Singapurze eksperymencie badacze umieścili próbkę na stoliku nanopozycjonującym i skupili na jej powierzchni laser poprzez obiektyw mikroskopowy. Rozproszone promieniowanie laserowe zbierane było przez ten sam obiektyw, a następnie kierowane do interferometru poprzez polaryzującą płytkę światłodzielącą. Współliniowo z laserem wpuszczono do układu światło białe i zbierano obraz, poprzez kamerę wideo. Fale spinowe generowane były przez antenę paskową typu GSG, która podłączona była do generatora sygnałów RF. Obraz mikroskopowy próbki zaprezentowano na zdjęciu poniżej, wraz z wynikami pomiarów, pokazującymi wielokierunkowe rozchodzenie się fal spinowych.
Jak mówi Adeyeye, wynalazek zespołu sprawia, że manipulacja i generacja falami spinowymi w celu przetwarzania informacji i przeprogramowania układów magnetycznych jest wreszcie możliwa. W konsekwencji pozwala to na projektowanie systemów elektronicznych wykorzystujących fale spinowe do przetwarzania informacji. Nikt z naukowców nie chce spekulować jakie są dalsze perspektywy tego odkrycia czy jak wiele czasu minie przed skomercjalizowaniem tej technologii, ale wszyscy zgadzają się, że ich działania prowadzą do stworzenia technologii spintronicznej kompatybilnej z układami CMOS, co miałoby umożliwić adaptację nowej technologii.
W najbliższej przyszłości zespół z NUS chce wykorzystać nowatorskie materiały magnetyczne do transmisji fal spinowych na większe odległości.
Projekt finansowany był przez singapurską Narodową Fundację na Rzecz Nauki. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie naukowym Science Advances oraz wcześniej w Nature Nanotechnology.
Źródło: http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1332088&
Badacze z NUS opracowali nowatorski sposób propagowania fal spinowych, który umożliwia tworzenie superszybkich, miniaturowych układów do przetwarzania danych. Systemy te mają ogromny potencjał w zastosowaniu między innymi jako układy pamięci, gdyż są szybsze od obecnych, pobierają mniej prądu z zasilania i charakteryzują się wyższa pojemnością.
Urządzenia oparte na fali spinowej wykorzystują do przesyłania informacji kolektywne wzbudzenie spinów w elektronach w materiale magnetycznym. Jak tłumaczy profesor Adekunle Adeyeye z NUS, fale te rozchodzą się w sposób anizotropowy w materiale, co sprawia, że ciężko zastosować tą technologię w przemyśle. Zespół profesora Adeyeye opracował nowatorską metodę pozwalającą na jednoczesną propagację fal spinowych w wielu kierunkach przy tej samej częstotliwości. Metoda ta nie wymaga przykładania do układu zewnętrznych pól magnetycznych, a jedynie wykorzystanie sprytnie zaprojektowanej struktury, składającej się z szeregu warstw materiałów magnetycznych. Dzięki takiemu podejściu układy zasilane są minimalnym prądem i działają w wydajny sposób w temperaturze pokojowej. Czyni je to, jak mówi profesor, zdatnymi do aplikacji w przemyśle.
Jak tłumaczy Adeyeye, izotropowa propagacja spójnych fal spinowych, nazywanych magnonami, wymaga magnetyzacji materiału, aby mogły one przenikać przez materiał poza jego płaszczyzną. Głównym problemem aby osiągnąć taką magnetyzację jest brak materiałów o niskim tłumieniu w interesującej nas osi. Do konstrukcji układów spintronicznych typowo wykorzystuje się ferromagnetyk YIG (granat itrowo żelazowy), jednakże aby realizować na nim układy takie jak opisane powyżej konieczne jest przykładanie dużych pozapłaszczyznowych pól magnetycznych do układu. Takie rozwiązanie nie jest możliwe do zastosowania w realnych urządzeniach poza laboratorium.
W swoim eksperymencie zespół Adeyeye zaprezentował sposób na konstrukcje układu spintronicznego, który do działania nie potrzebuje zewnętrznego pola magnetycznego, aby otrzymać pionową magnetyzację substratu, opartego na ferromagnetykach wykazujących normalną, płaszczyznową magnetyzację. Substrat oparty został o dwa stopy - Ni80Fe20 oraz Permalloj - materiały te są typowo wykorzystywane do wykonywania mikroprzewodników fal spinowych. Aby wprowadzić anizotropię magnetyzacji w permalloju wytworzono na nim wielowarstwową strukturę z kobaltu i palladu. W ten sposób udało się wytworzyć mikroprzewodniki zdolne do propagacji magnonów pod dowolnym kątem.
W przeprowadzonym w Singapurze eksperymencie badacze umieścili próbkę na stoliku nanopozycjonującym i skupili na jej powierzchni laser poprzez obiektyw mikroskopowy. Rozproszone promieniowanie laserowe zbierane było przez ten sam obiektyw, a następnie kierowane do interferometru poprzez polaryzującą płytkę światłodzielącą. Współliniowo z laserem wpuszczono do układu światło białe i zbierano obraz, poprzez kamerę wideo. Fale spinowe generowane były przez antenę paskową typu GSG, która podłączona była do generatora sygnałów RF. Obraz mikroskopowy próbki zaprezentowano na zdjęciu poniżej, wraz z wynikami pomiarów, pokazującymi wielokierunkowe rozchodzenie się fal spinowych.
Jak mówi Adeyeye, wynalazek zespołu sprawia, że manipulacja i generacja falami spinowymi w celu przetwarzania informacji i przeprogramowania układów magnetycznych jest wreszcie możliwa. W konsekwencji pozwala to na projektowanie systemów elektronicznych wykorzystujących fale spinowe do przetwarzania informacji. Nikt z naukowców nie chce spekulować jakie są dalsze perspektywy tego odkrycia czy jak wiele czasu minie przed skomercjalizowaniem tej technologii, ale wszyscy zgadzają się, że ich działania prowadzą do stworzenia technologii spintronicznej kompatybilnej z układami CMOS, co miałoby umożliwić adaptację nowej technologii.
W najbliższej przyszłości zespół z NUS chce wykorzystać nowatorskie materiały magnetyczne do transmisji fal spinowych na większe odległości.
Projekt finansowany był przez singapurską Narodową Fundację na Rzecz Nauki. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie naukowym Science Advances oraz wcześniej w Nature Nanotechnology.
Źródło: http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1332088&
Fajne? Ranking DIY
