طراحی وب سایت حرفه ای

رویکرد نوآورانه برای کنترل مغناطیس میتواند به دستگاه نسل بعد حافظه و منطق منجر شود.

یک رویکرد جدید برای کنترل مغناطیس در یک میکروچیپ‌‌ می‌تواند درها را به حافظه، محاسبات و دستگاه های حسگر که مصرف قابل ملاحظه‌ای کمتری نسبت به نسخه های گذشته دارند، باز کند. این رویکرد همچنین‌‌ می‌تواند بر برخی از محدودیت های فیزیکی ذاتی که تا به حال پیشرفت های این منطقه را کاهش داده است، غلبه کند.

محققان MIT و آزمایشگاه ملی Brookhaven نشان داده‌اند که‌‌ می‌توانند خواص مغناطیسی یک ماده نازک فیلم را به سادگی با استفاده از یک ولتاژ کوچک کنترل کنند. تغییرات در جهت گیری مغناطیسی ساخته شده در این حالت در شرایط جدید خود بدون نیاز به هر گونه قدرت مداوم، بر خلاف تراشه های حافظه استاندارد امروز، تیم پیدا کرده است.

این یافته جدید امروز در مجله Nature Materials در یک مقاله جفری بیچ، استاد علوم و مهندسی مواد و مدیر اجرایی آزمایشگاه تحقیقات مواد MIT، گزارش شده است.

پزشکان چرخش.

همانطور که میکروچیپهای سیلیکون نزدیکتر به محدودیتهای فیزیکی اساسی هستند که میتوانند توانایی خود را برای افزایش قابلیتهای خود در حین کاهش مصرف انرژی خود محدود کنند، محققان در حال بررسی انواع فناوریهای جدید هستند که ممکن است از این محدودیتها عبور کنند. یکی از گزینه های امیدوار کننده روشی است که اسپینترونیک نامیده‌‌ می‌شود که به جای شارژ الکتریکی خود، از اموال الکترون هایی به نام اسپین استفاده‌‌ می‌کند.

از آنجا که دستگاه های spintronic‌‌ می‌توانند خواص مغناطیسی خود را بدون نیاز به قدرت ثابت حفظ کنند، که تراشه های حافظه سیلیکون نیاز دارند، آنها نیاز به کار کمتری دارند. آنها همچنین یکی دیگر از عوامل محدود کننده برای دستگاه های امروز را ایجاد‌‌ می‌کنند.

اما تکنولوژی spintronic از محدودیت های خود رنج‌‌ می‌برد. یکی از بزرگترین مواد از دست رفته شده است که به راحتی و به سرعت‌‌ می‌تواند خواص مغناطیسی یک ماده الکتریکی را با استفاده از ولتاژ کنترل کند. بسیاری از گروه های تحقیقاتی در سراسر جهان این چالش را دنبال کرده اند.

تلاش های قبلی بر روی انباشت الکترون در رابط بین یک آهنربا فلزی و یک عایق، با استفاده از ساختار دستگاه مشابه با یک خازن. شارژ الکتریکی‌‌ می‌تواند خواص مغناطیسی مواد را تغییر دهد، اما تنها با مقدار بسیار کمی، و برای استفاده در دستگاه های واقعی عملی غیر عملی است. تلاش هایی برای استفاده از یون‌ها به جای الکترون‌ها برای تغییر خواص مغناطیسی انجام شده است. به عنوان مثال، یون های اکسیژن برای اکسیداسیون یک لایه نازک مواد مغناطیسی مورد استفاده قرار‌‌ می‌گیرند، که موجب تغییرات بسیار زیادی در خواص مغناطیسی‌‌ می‌شود. با این حال، وارد کردن و حذف یون های اکسیژن باعث‌‌ می‌شود که مواد متورم شده و کوچک شوند، و باعث آسیب مکانیکی‌‌ می‌شود که فرایند را تنها به چند تکرار محدود‌‌ می‌کند و به طور کلی برای دستگاه های محاسباتی بی فایده است.

یافته های جدید نشان‌‌ می‌دهد راه را در این مورد، با استفاده از یون های هیدروژنی به جای یون های بسیار اکسیژن مورد استفاده در تلاش های قبلی. محققان‌‌ می‌گویند از آنجا که یون های هیدروژنی‌‌ می‌توانند به راحتی به داخل و خارج برسند، سیستم جدید بسیار سریعتر و سایر مزایای قابل توجهی را فراهم‌‌ می‌کند.

از آنجائیکه یونهای هیدروژن بسیار کوچکتر هستند،‌‌ می‌توانند از ساختار بلوری دستگاه اسپینترونیک وارد شوند و از آن خارج شوند، هر بار تغییر جهت مغناطیسی خود را بدون آسیب رساندن به مواد. در حقیقت تیم اکنون ثابت کرده است که پس از بیش از 2000 دوره، فرایند تولید نابود‌‌ نمی‌شود. و بر خلاف یون های اکسیژن، هیدروژن به راحتی‌‌ می‌تواند از طریق لایه های فلزی عبور کند، که این امکان را برای تیم فراهم‌‌ می‌کند تا خواص لایه های عمیق دستگاه را کنترل کند که به هیچ وجه‌‌ نمی‌تواند کنترل شود.

هنگامی که شما هیدروژن را به سمت آهنربای پمپ‌‌ می‌دهید، مغناطیس چرخش‌‌ می‌یابد، قهوهای مایل به زرد‌‌ می‌گوید. در واقع‌‌ می‌توانید جهت گیری مغناطش را با 90 درجه با استفاده از یک ولتاژ و به طور کامل برگشت پذیر آن را تغییر دهید. از آنجا که جهت قطب آهنربای مورد استفاده برای ذخیره اطلاعات است، به این معنی است که با استفاده از این اثر‌‌ می‌توان به راحتی بیت های داده‌ها را در دستگاه های spintronic نوشت و پاک کرد.

ساحل، که آزمایشگاه آن را چندین سال پیش برای کنترل مغناطیسی از طریق یون های اکسیژن کشف کرد،‌‌ می‌گوید: یافته های اولیه، تحقیقات وسیع را در زمینه‌ی جدیدی به نام یونیک مغناطیسی به دست آوردند، و اکنون این جدیدترین یافته ها، پایان یافتن این زمینه را تمام کرده است.

این یک پیشرفت قابل توجه است، کریس لیتون، پروفسور برجسته مک کینت در دانشکده مهندسی شیمی و مواد در دانشگاه مینه سوتا‌‌ می‌گوید که در این کار دخیل نبود. در حال حاضر در زمینه کنترل مواد مغناطیسی به سادگی با استفاده از ولتاژهای الکتریکی، منافع زیادی در جهان وجود دارد. این نه تنها از طرف بنیادی جالب است، بلکه همچنین یک پلتفرم بالقوه برای برنامه های کاربردی است که در آن مواد مغناطیسی برای ذخیره و پردازش اطلاعات دیجیتال استفاده‌‌ می‌شود.

لایتون‌‌ می‌گوید استفاده از ورودی هیدروژن برای کنترل مغناطیسی جدید نیست اما قادر به انجام آن در یک ولتاژ محرک در دستگاه حالت جامد است که تاثیر خوبی در خواص مغناطیسی دارد که بسیار قابل توجه است!. در انتهای روز، کنترل هر نوع مواد با استفاده از کلمات به معنای لغوی سوئیچ بسیار هیجان انگیز است. قادر به انجام آن به سرعت به اندازه کافی، چرخه های به اندازه کافی، به طور کلی، پیشرفت فوق العاده برای علم و مهندسی خواهد بود.

اساسا، ساحل توضیح‌‌ می‌دهد که او و تیمش در حال تلاش برای ایجاد یک ترانزیستور مغناطیسی از یک ترانزیستور هستند که‌‌ می‌توان آنها را بدون نیاز به تخریب خواص فیزیکی آن.

فقط آب اضافه کن.

این کشف ناشی از سرنوشت است. در حالی که آزمایش مواد مغناطیسی لایه‌ای را در جستجوی روش هایی برای تغییر رفتار مغناطیسی خود انجام داد، تان متوجه شد که نتایج آزمایشات او روز به روز به طرز دلخواه متفاوت است. در نهایت، با بررسی تمام شرایط در طول تست های مختلف، متوجه شد که تفاوت اصلی رطوبت هوا است: آزمایش در روزهای مرطوب نسبت به خشک‌ها بهتر بود. دلیلی که او در نهایت متوجه شد، این بود که مولکولهای آب از هوا به قسمت اکسیژن و هیدروژن بر روی سطح شارژ مواد تقسیم شده و در حالی که اکسیژن به هوا منتقل شد، هیدروژن به یونیزه تبدیل شد و به دستگاه مغناطیسی نفوذ کرد.

دستگاهی که تیم تولید کرده است شامل یک ساندویچ از چندین لایه نازک از جمله یک لایه کبالت است که در آن تغییرات مغناطیسی رخ‌‌ می‌دهد، بین لایه هایی از فلز مانند پالادیوم یا پلاتین قرار‌‌ می‌گیرد و با پوشش یك اكسید گادولینیم و سپس.

مغناطیس فقط با یک کاربرد کوتاه ولتاژ تغییر‌‌ می‌کند و پس از آن قرار‌‌ می‌گیرد. عقب زدن آن به هیچ وجه نیازی به برق ندارد، فقط اتصال کوتاه به دستگاه برای اتصال دو طرف خود را به برق، در حالی که یک تراشه حافظه معمولی نیاز به قدرت ثابت برای حفظ وضعیت خود. ساحل‌‌ می‌گوید: از آنجا که شما تنها با استفاده از یک پالس، مصرف برق‌‌ می‌تواند به پایین راه.

Beach‌‌ می‌گوید، دستگاه های جدید با مصرف کم مصرف و سرعت سوئیچینگ بالا‌‌ می‌توانند به طور خاص برای دستگاه هایی مانند رایانه های موبایل مفید باشند اما کار هنوز در مراحل اولیه است و نیاز به توسعه بیشتر دارد.

او‌‌ می‌گوید من‌‌ می‌توانم نمونه های مبتنی بر آزمایشگاه را در چند سال یا کمتر مشاهده کنم. او‌‌ می‌گوید ساخت یک سلول حافظه کامل کار کاملا پیچیده است و ممکن است طول بکشد.

این کار از طریق مرکز تحقیقات علوم و مهندسی مواد (MRSEC) توسط بنیاد ملی علوم پشتیبانی شد.

لطفاً در مورد مطلب فوق ستاره بدهید :