Pecka, vědci mají prototyp prvního „magnetického paměťového disku“! Vývoj založili na nové oblasti fyziky, spin-orbitronice

25/10/2022 Iveta Mauci 3 min read 264 Zobrazení čip, fyzika, HDD, kvantový počítač, magnetická paměť, notebooky, paměť RAM, smartfon, spin-orbitronika, SSD, tablety, UI, výdrž baterie

Nové Technologie TOP 10 Všechny články Zajímavosti

Skupina vědců z Ruska a Číny vytváří prototyp prvního magnetického paměťového prvku. Vývoj je založen na nové oblasti fyziky, spin-orbitronice. Vědci našli způsob, jak řídit orientaci spinů elektronů, parametry pro naklánění a rotaci částic v přítomnosti magnetického pole. Magnetická paměť může v budoucnu doplnit nebo nahradit tradiční polovodičové technologie. Tato technologie umožní vytvořit efektivnější paměť pro počítače a chytré telefony: taková zařízení mohou fungovat týdny bez dobíjení, napsal RT.

Ruští vědci z Far Eastern Federal University (FEFU) spolu se zahraničními kolegy z Fyzikálního ústavu Čínské akademie věd vyvíjejí prototyp prvního magnetického paměťového prvku. RT o tom informovala tisková služba ministerstva školství a vědy.

V budoucnu může tato technologie doplnit nebo nahradit polovodičovou elektroniku. Například magnetická paměť vám umožní vytvořit smartphone, který může fungovat bez dobíjení několik týdnů. Možnost zavedení takových systémů potvrzují výsledky základního i aplikovaného výzkumu.

Práce se provádějí v rámci národního projektu „Věda a univerzity“ Ministerstva školství a vědy Ruska. Výsledky jsou publikovány v časopise Nano Letters.

K vytvoření magnetické paměti vědci aplikují principy nového oboru fyziky – spin-orbitroniky. Jestliže je v běžné mikroelektronice hlavním nositelem informace elektron, pak ve spin-orbitronice jsou to magnetické vlastnosti elektronu, respektive jeho spin. Jak vědci poznamenávají, spin elektronu lze obrazně přirovnat k rotaci mechanického vrcholu, který se snaží udržet stav rovnováhy. Otáčení ve směru nebo proti směru hodinových ručiček určuje směr otáčení – nahoru nebo dolů. Tyto indikátory slouží ve spin-orbitronice jako analog nulového bitu nebo jedničky, které kódují informace na paměťových zařízeních.

Chcete-li zapsat data na magnetické médium, musíte změnit magnetizaci materiálu nebo směr rotace elektronů. To lze provést pomocí magnetického pole, optického záření nebo elektrického proudu. Tento způsob přenosu a ukládání informací vyžaduje mnohem méně energie než tradiční elektronika.

Ve své nové práci skupina vědců využila možnosti tvorby vícevrstvých magnetických filmů v přítomnosti vnějšího magnetického pole. To vede k tomu, že spiny elektronů ve vrstvách magnetických filmů získávají sklon vzhledem k normále k rovině vzorku. Tento způsob řízení orientace rotace nebo magnetizace materiálu umožňuje efektivně přepínat bity s informacemi a také je ukládat a zpracovávat pomocí proudových impulsů bez použití vnějšího magnetického pole.

„Mnoho lidí ví, že elektronika je oblast vědy a technologie, která je založena na pojmech jako elektrický náboj a interakce nabitých částic a také na způsobech jejich ovládání pomocí elektromagnetického vlivu. Na základě těchto principů byla vytvořena elementární základna různých přístrojů a zařízení: počítačů, telefonů, lékařské techniky a výpočetní techniky. V elektronice se informace přenáší, ukládá a zpracovává jako elektrický náboj. Spin orbittronics je založen zásadně na odlišném přístupu. Zařízení spin-orbitronics mohou také ukládat a zpracovávat informace, ale bez fyzického přenosu nabitých částic (elektrického proudu),“ vysvětlil v komentáři pro RT Alexander Samardak, jeden z autorů studie, prorektor pro výzkum na FEFU.

Jak poznamenávají autoři práce, spinové systémy budou pracovat rychleji a spolehlivěji než tradiční paměťová média, jako jsou pevné magnetické disky (HDD), SSD (solid-state memory) a paměti s náhodným přístupem (DRAM, SRAM). V budoucnu to podle vědců otevře nové možnosti pro implementaci hardwarových systémů pro umělou inteligenci a kvantový počítač.

Tyto systémy navíc šetří energii: výdrž baterie na jedno nabití telefonů nebo notebooků s takovou pamětí se několikanásobně zvýší. Autoři práce také poznamenávají, že po vypnutí napájení takové počítače neztratí data zaznamenaná v paměti RAM.

Zdroj: RT