Ny milepæl kan hjælpe magneter med at afslutte æra med computertransistorer

(Phys.org) - Nyt arbejde fra forskere ved UC Berkeley kunne snart transformere byggestenene i moderne elektronik ved at gøre nanomagnetiske switches til en levedygtig erstatning for de konventionelle transistorer, der findes i alle computere.

Halvlederbaserede transistorer, tænd / sluk-switchene, der leder strømmen af ​​elektricitet og danner en computers nervesystem, har indtaget større bidder af strøm ved stadig varmere temperaturer, efterhånden som forarbejdningshastighederne vokser. I mere end et årti har forskere har forfulgt magneter som et alternativ til transistorer, fordi de kræver langt mindre energibehov, når de skifter. Imidlertid, indtil nu, den effekt, der er nødvendig for at generere magnetfeltet for at orientere magneterne, så de let kan tændes og slukkes, har negeret meget af de energibesparelser, der ville have været opnået ved at bevæge sig væk fra transistorer.

UC Berkeley -forskere overvandt denne begrænsning ved at udnytte de sjældne særlige egenskaber, heavy metal tantal.

I et papir, der blev offentliggjort søndag online, 17. november kl. i journalen Naturnanoteknologi , forskerne beskriver, hvordan de skabte en såkaldt Spin Hall-effekt ved at bruge nanomagneter placeret oven på tantaltråd og derefter sende en strøm gennem metallet. Elektroner i strømmen vil tilfældigt dreje i enten med eller mod uret. Når strømmen sendes gennem tantalets atomkerne, metalets fysiske egenskaber sorterer naturligt elektronerne til modsatte sider baseret på deres rotationsretning. Dette skaber polariseringsforskerne, der udnyttes til at skifte magneter i et logisk kredsløb uden behov for et magnetfelt.

"Dette er et gennembrud i presset til lavdrevne computere, "sagde undersøgelseschefens efterforsker Sayeef Salahuddin, UC Berkeley assisterende professor i elektroteknik og datalogi. "Det strømforbrug, vi ser, er op til 10, 000 gange lavere end state-of-the-art ordninger for nanomagnetisk computing. Vores eksperimenter er beviset på, at magneter en dag kunne være en realistisk erstatning for transistorer. "