Prelomová elektronika novej éry je na dosah ruky. Vedci rušili väzbu medzi spinom a orbitálnym stavom elektrónov
Nová generácia pamäťových a logických obvodov by mohla byť až 10 000-krát rýchlejšia. Cestou k nim je nová štúdia, pri ktorej vedci dokázali zrušiť väzbu medzi spinom a orbitálnym stavom elektrónov v špeciálnom materiály.
Ako píše portál Phys, pri navrhovaní elektronických zariadení vedci hľadajú spôsoby, ako manipulovať a riadiť tri základné vlastnosti elektrónov – ich náboj, ich spin, ktorý v rôznych stavoch vedie k magnetizmu a tvar elektrónových oblakov, respektíve orbitálov.
V rámci novej štúdie prišli vedci na nový spôsob riadenia vlastností spinu a orbitálov, ktorý bude dôležitý pre budúcnosť novej generácie elektronických zariadení.
Bez ovplyvnenia spinu doteraz nebolo možné ovplyvniť orbitály jedného z dôležitých materiálov
Až doteraz sa verilo, že stavy spinu elektrónov a orbitálov idú spolu ruka v ruke v rámci špeciálnej triedy materiálov, ktorá je základným kameňom moderných informačných technológií. V jednoduchosti, nebolo možné zmeniť stav jedného bez ovplyvnenia druhého.
Nová štúdia Národného urýchľovacieho laboratória SLAC však ukazuje, že pulzy laserového svetla môžu dramaticky zmeniť stav spinu elektrónov jednej dôležitej triedy materiálov, zatiaľ čo ich orbitálny stav zostane neporušený.
Výsledky naznačujú novú cestu k výrobe budúcej generácie logických a pamäťových zariadení založených na takzvanej „orbitronii“, uviedla Lingjia Shen, výskumná pracovníčka laboratória SLAC a jedna z vedúcich výskumných pracovníkov štúdie. V podstate nová štúdia vedie k tomu, že by sme v prípade pamäťových a logických zariadení vedeli využiť nové prístupy k ukladaniu informácií.
„V tomto systéme vidíme úplný opak toho, čo ľudia videli v minulosti,“ povedala Shenová. „Vyvoláva to možnosť, že by sme mohli samostatne kontrolovať spin a orbitálne stavy materiálu, a zároveň použiť rôzne variácie tvarov orbitálov, keďže 0 a 1 sú potrebné na výpočet a ukladanie informácií do počítačových pamätí.“
Zaujímavý, ale zložitý materiál
Materiál, ktorý sme doposiaľ spomínali, je takzvaný kvantový materiál na báze oxidu-mangánu, známy pod skratkou NSMO. Používa sa už asi tri desaťročia v zariadeniach, kde sa informácie ukladajú pomocou magnetického poľa používaného na prepnutie z jedného elektrónového spinového stavu do druhého, čo je metóda známa ako spintronika.
NSMO je tiež považovaný za sľubného kandidáta na výrobu počítačov a pamäťových úložných zariadení novej generácie založených na takzvaných skyrmiónoch, respektíve topologických spinových textúrach, ktoré vytvárajú magnetické polia rotujúcich elektrónov. Tento materiál je však veľmi komplexný.
„Na rozdiel od polovodičov a iných známych materiálov je NSMO kvantový materiál, ktorého elektróny sa správajú skôr kooperatívne alebo korelujú, ako nezávisle, čo býva väčšinou zvykom.
To sťažuje kontrolu jedného aspektu správania elektrónov bez ovplyvnenia všetkých ostatných,“ uviedol Yoshinori Tokura, riaditeľ Centra pre núdzové záležitosti RIKEN v Japonsku, ktorý sa do štúdie zapojil.
Jedným z bežných spôsobov skúmania tohto typu materiálu je jeho vystavenie laserovým lúčom, aby sa zistilo, ako stavy jeho elektrónov reagujú na prísun energie. Presne to urobil aj výskumný tím stojaci za prezentovanou štúdiou, pričom pozoroval reakciu materiálu na röntgenové laserové pulzy z koherentného svetelného zdroja LCLS (Linac Coherent Light Source).
Výsledky, ktoré dokážu priniesť až 10 000-krát rýchlejšie elektronické zariadenia
Pri tomto experimente očakávali, že sa usporiadané vzorce elektrónových spinov a orbitálov v materiáli vrhnú do úplného zmätku alebo sa ich vzory vplyvom impulzov laserového svetla v blízkosti infračervenej oblasti „narušia“. K ich prekvapeniu sa však narušili iba vzory spinov, zatiaľ čo orbitálne dráhy zostali nedotknuté.
Normálna väzba medzi spinom a orbitálnymi stavmi bola úplne prerušená, čo je pri tomto type korelovaného materiálu náročné a predtým to nebolo nikdy pozorované. „Zvyčajne len nepatrná aplikácia fotoexcitácie zničí všetko. Tu dokázali udržať stav elektrónov, ktorý je najdôležitejší pre budúce zariadenia – orbitálny stav – nepoškodený. Je to pekný nový doplnok k vede orbitronie a korelovaných elektrónov.“
Zatiaľ čo v spintronike sú prepínané spinové stavy elektrónov, v prípade orbitronie je tak možné prepínať elektrónové orbitálne stavy, aby vykazovali podobnú funkcionalitu. Tieto orbitronické zariadenia by však teoreticky mohli pracovať až 10 000-krát rýchlejšie ako spintronické.
V tomto prípade by sa prepínanie medzi dvoma orbitálnymi stavmi uskutočňovalo pomocou krátkych impulzov terahertzového žiarenia ako pomocou magnetických polí používaných dnes. Vedci tak naďalej pracujú na prepínaní orbitálnych stavov, pričom sa snažia aj o ovplyvňovanie spinu elektrónov. Ich výskum je tak správnym krokom na ceste k elektronike novej generácie.
Čítajte viac z kategórie: Novinky
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú
Potrebuje len cukor a vitamíny: Vedci vytvorili batériu, ktorá funguje ako ľudské telo
K Zemi sa vráti až o 1150 rokov. Slováci uvidia na oblohe vzácnu kométu, vieme presný čas
Vedci v Černobyle našli bizarné psy. Prešli extrémnou evolúciou a v DNA majú vec, ktorá tam nemá čo robiť
Vedci objavili skryté bohatstvo pod povrchom Zeme. Leží tam 6 triliónov ton čistej energie
So Zemou sa niečo deje. Vedci sledujú záhadnú anomáliu, ktorá sa neprestáva rozširovať
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
Igor Matovič: „Oddnes si ideme vlastnou cestou. Pán Šimečka, vidíme sa po voľbách“
Rodina Patrika Tkáča ovláda majetok za 7 miliárd eur: „Dáta budú dôležitejšie ako peniaze. AI nám má dať čas a ten znamená slobodu“
Vytiahni zimnú bundu a čapicu. Meteorológovia varujú pred mrazmi, priprav sa na sneženie (PREDPOVEĎ)
Slováci zalievajú čaj zle. Expertka odhalila 5 najčastejších chýb, jedna zvyšuje riziko rakoviny pažeráka
Zelenskyj „ide“ do Bieleho domu po Tomahawky. Trump po rozhovore s Putinom zaradil spiatočku
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Veľká automobilka urobí zo Slovenska elektrickú veľmoc. Bude vyrábať lacné elektromobily pre celú Európu
- Väčšina Slovákov o nej ani netuší. Ak porušíš túto povinnosť, hrozí ti pokuta 1200 €
- Z prehliadaného paliva urobia „novú ropu“. Arabi budujú svätý grál čistej energie za 270 miliárd dolárov
- Ľuďom potečie rovno domov. Slovensko konečne začne využívať progresívnu energiu budúcnosti
- Nadšené ohlasy nestačili. Najlepší film 2025 sa mení na fiasko roka
-
- Nadšené ohlasy nestačili. Najlepší film 2025 sa mení na fiasko roka
- Ľuďom potečie rovno domov. Slovensko konečne začne využívať progresívnu energiu budúcnosti
- Veľká automobilka urobí zo Slovenska elektrickú veľmoc. Bude vyrábať lacné elektromobily pre celú Európu
- Väčšina Slovákov o nej ani netuší. Ak porušíš túto povinnosť, hrozí ti pokuta 1200 €
- Z prehliadaného paliva urobia „novú ropu“. Arabi budujú svätý grál čistej energie za 270 miliárd dolárov
-
- Africký štát blízko Európy sa pripravuje na vojnu. Do zbraní nalejú miliardy, analytici sa chytajú za hlavy
- Vodičov pobúrili nové kontroverzné radary. Rýchlosť ti už nezmeria polícia, ale sused s mobilom
- 1200 metrov pod pyramídami objavili 38 000 rokov staré mesto, z ktorého vedcom padla sánka
- Šéf Lamborghini odpísal elektromobily jednou vetou. Radšej urobia kompromis v obľúbenom pohone
- Ľudia sa nevedia dočkať. Známa akčná séria po 12 rokoch chystá veľký návrat
Rusko a Čína ostali ticho pozerať. USA pošlú do vesmíru „lietadlovú loď“ s jasným cieľom
Rozdajú tisíce eur pre bežných ľudí. Európska krajina chce spustiť štedré dotácie pre elektromobily
Čaká Slovákov lacnejšie tankovanie? Máme dobrú aj zlú správu, ceny palív sa budú opäť meniť
Dohoda je na spadnutie a môže zmeniť vojnu. Toto sú nové zbrane, ktoré chce Ukrajina použiť proti Rusom
Po ruských dronoch prichádza tvrdá odpoveď. Británia predlžuje svoju misiu nad Poľskom
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP