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
Fosílne palivá skončili. 15 km pod zemou našli nekonečný zdroj vzácnej energie, má to malý háčik
Má rieky a moria, no chýba mu zásadná vec. Vedci objavili záhadu na mesiaci Saturna
Vedci majú ultimátnu zbraň proti rakovine. Má presnosť 99 % a stačí jej pár kvapiek krvi
Celú dobu sme sa mýlili. Konečne našli, čo vyhubilo dinosaurov
Ľudia majú v krvi látku, ktorá nás ticho zabíja. Vedci našli alarmujúci dôkaz
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
Slovensko čelí ekonomickému kolapsu: Odborníci navrhujú zrušenie sviatkov, 13. dôchodkov aj skrátenie prázdnin
„Učenie je nevyhnutnosť, nie výhoda.“ Expert radí, do akého vzdelania sa oplatí investovať v čase krízy
25-ročný Sebastian za 4 dni vytvoril biznis s obratom 9 300 eur mesačne. „Už som nechcel budovať hodnotu pre niekoho iného“
Rusko a Čína obchádzajú Západ. Ruské banky vytvorili skrytý kanál na miliardové transakcie s Pekingom
Bežné jedlo Slovákov môže stáť život: 3 porcie týždenne zvyšujú riziko rakoviny a úmrtia o 27 %, varujú vedci
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Najobľúbnejšia pirátska služba Slovákov skončila. Tisíce filmov a seriálov si už nepozrieš
- Slovákom rozdávajú mobily zadarmo. Veľká banka sa spojila s operátorom, toto sú podmienky
- Čína dostala „podpásovku”. Západ našiel geniálny spôsob, ako ukončí jej monopol na kritickej surovine
- Západ má vážny problém. Čínske stíhačky dostali ďalšie kritické vylepšenie
- Disponuje extrémnou maximálkou a dojazdom 700 km. Ukrajinci nasadili zbraň, o ktorej nikto nevedel
-
- Najobľúbnejšia pirátska služba Slovákov skončila. Tisíce filmov a seriálov si už nepozrieš
- Čína dostala „podpásovku”. Západ našiel geniálny spôsob, ako ukončí jej monopol na kritickej surovine
- Slovákom rozdávajú mobily zadarmo. Veľká banka sa spojila s operátorom, toto sú podmienky
- EÚ ide po vodičoch. Zavádza drastické zmeny, ktoré pocítia aj Slováci (PREHĽAD)
- Japonci majú vážny problém. Ich ikonická stavba za 20 miliárd dolárov mizne v mori, čas sa kráti
-
- Najobľúbnejšia pirátska služba Slovákov skončila. Tisíce filmov a seriálov si už nepozrieš
- Veľmoc objavila 35 miliónov ton veľmi vzácnej suroviny. Prinesie im ohromné bohatstvo
- Váži 8 ton a zlikviduje ciele aj 100 metrov pod zemou. Odhalili najväčšiu jadrovú raketu na svete
- Toto je rebríček najmenej poruchových áut. Nájdeš medzi nimi aj svoje?
- Vedci neverili vlastným očiam. Po vyše 4 000 rokoch našli zabudnuté mesto, z ktorého im padla sánka
AKTUÁLNE: Slovenská zdravotná poisťovňa má dnes odstávku služieb. Nefunguje jej web ani aplikácia
Historický míľnik pre Čínu. Uhlie už nie je lídrom v energetickej produkcii
Žilina vsádza na solárnu energiu. Mesto pokryje verejné budovy panelmi
BYD zdvojnásobil zisk. Čínska vlna elektromobility naberá na sile
Rakúsko ich má 23, Slovensko možno čoskoro prvú v Málinci. Miestni proti prečerpávacej elektrárni protestujú
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
Slovensko čelí ekonomickému kolapsu: Odborníci navrhujú zrušenie sviatkov, 13. dôchodkov aj skrátenie prázdnin
„Učenie je nevyhnutnosť, nie výhoda.“ Expert radí, do akého vzdelania sa oplatí investovať v čase krízy
25-ročný Sebastian za 4 dni vytvoril biznis s obratom 9 300 eur mesačne. „Už som nechcel budovať hodnotu pre niekoho iného“
Rusko a Čína obchádzajú Západ. Ruské banky vytvorili skrytý kanál na miliardové transakcie s Pekingom
Bežné jedlo Slovákov môže stáť život: 3 porcie týždenne zvyšujú riziko rakoviny a úmrtia o 27 %, varujú vedci
Copyright© 2025 by Startitup, s. r. o. Všetky práva vyhradené