• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Spinotronika może przynieść ogromne oszczędności energii

    30.11.2009. 15:12
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    Zespół naukowców dokonał przełomu w nanotechnologii dzięki odkryciu sposobu transferu informacji magnetycznych bezpośrednio na półprzewodnik. Nowa technika działa na zasadzie wytwarzania i polaryzacji spinu w urządzeniu na bazie krzemu, które pracuje w temperaturze pokojowej - po raz pierwszy udało się coś takiego osiągnąć. Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie Nature.

    W przeciwieństwie do tradycyjnej elektroniki, która wykorzystuje ładunek elektronu, spinotronika opiera się na "spinie" elektronu i manipuluje jego kierunkiem. Kierunek rotacji elektronu obrazowany jest przez spin, który jest skierowany w górę lub w dół. W materiałach magnetycznych kierunek spinu elektronu można wykorzystywać do przechowywania informacji. Wyzwaniem dla nanotechnologii jest transfer informacji o spinie do półprzewodnika w taki sposób, aby przechowywana informacja mogła być przetwarzana w elektronicznych podzespołach opartych na spinie.

    Technologia spinotroniczna ma potencjał, aby zrewolucjonizować sektor elektroniki i komputerów, umożliwiając przechowywanie ogromnych ilości danych w znacznie mniejszych urządzeniach niż jest to obecnie możliwe.

    Opracowanie urządzenia bazującego na krzemie, które pracuje w temperaturze pokojowej jest przełomowe z dwóch powodów: po pierwsze krzem jest dominującym materiałem w produkcji nowoczesnej elektroniki, a po drugie do tej pory naukowcy byli w stanie jedynie zademonstrować kontrolę spinu elektronu w niskich temperaturach, niepraktycznych z punktu widzenia codziennych zastosowań.

    Demonstracja wymiany informacji między materiałem magnetycznym a półprzewodnikiem w temperaturze pokojowej stanowi dobry krok w rozwoju technologii spinotronicznej. Przyjęcie się nowej technologii oznaczałoby ogromne oszczędności energii, ponieważ odwrócenie "spinu elektronu" wymagać będzie mniej mocy niż normalnego ładunku elektronu.

    Aby osiągnąć wymianę informacji, zespół badawczy umieścił warstwę tlenku glinu o grubości jednego nanometra między materiałem magnetycznym a półprzewodnikiem. Transfer informacji odbywa się poprzez podłączenie prądu elektrycznego do warstwy tlenkowej, co powoduje magnetyzację w półprzewodniku. Co ważne, ta metoda dobrze się sprawdza z krzemem.

    Zespół odkrył, że informacje o spinie rozprzestrzeniły się w krzemie na głębokość kilkuset nanometrów, co jest wystarczające na potrzeby funkcjonowania nanoskalowych podzespołów spinotronicznych.

    Zespół badawczy, pod kierunkiem dr Rona Jansena z Instytutu Nanotechnologii MESA+ przy Uniwersytecie w Twente, w którego skład weszła również Fundacja na Rzecz Fundamentalnych Prac Badawczych nad Materią (FOM) - obydwie instytucje z Holandii - jest przekonany, że nowe odkrycie zwiększa prawdopodobieństwo opracowania w porę technologii spinotronicznej i może pomóc w zintegrowaniu krzemowej technologii spinu z bieżącą technologią elektroniczną.

    Projekt dofinansowała Fundacja FOM oraz Holenderska Organizacja na rzecz Badań Naukowych.

    rdo: CORDIS

    informacji: Nature: http://www.nature.com/ Instytut Nanotechnologii MESA+, Uniwersytet w Twente: http://www.mesaplus.utwente.nl/ Fundacja FOM: http://www.fom.nl/live/english/home.pag Teksty pokrewne: 31426, 31476 Kategoria: Różne
    Źródło danych: Uniwersytet w Twente
    Referencje dokumentu: Dash, S et al. (2009) Electrical creation of spin polarisation in silicon at room temperature. Nature (w druku, publikacja internetowa z dnia 26 listopada). DOI: doi:10.1038/nature08570
    Indeks tematyczny: Elektronika, mikroelektronika; Innowacja, transfer technologii; Nanotechnologie i nanonauki; Badania Naukowe RCN: 31521   W góre . O tym serwisie . Serwisy CORDIS . Helpdesk . © . Ważne informacje prawne Administratorem witryny CORDIS jest Urząd Publikacji

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Spintronika, (elektronika spinowa, magnetronika) jest odmianą elektroniki. Podczas gdy w tradycyjnych układach scalonych nośnikiem informacji są zmiany w przepływie prądu, w spintronice brany jest pod uwagę również spin elektronu. CORDIS (Community Research and Development Information Service), Wspólnotowy Serwis Informacyjny Badań i Rozwoju jest bazą informacji na temat europejskiej działalności badawczo-rozwojowej. Stanowi oficjalne źródło informacji na potrzeby publikacji wszystkich zaproszeń do składania wniosków w ramach siódmego programu ramowego w dziedzinie badań i rozwoju technologicznego (7PR). CORDIS jest jednym z serwisów wydawnictwa Unii EuropejskiejUrzędu Oficjalnych Publikacji Wspólnot Europejskich. Trwały nośnik (ang. durable media) – materiał lub urządzenie (każdy nośnik informacji) umożliwiające przechowywanie - przez czas niezbędny, wynikający z charakteru informacji oraz celu ich sporządzenia lub przekazania - zawartych na nim informacji w sposób uniemożliwiający ich zmianę lub pozwalający na odtworzenie informacji w wersji i formie, w jakiej zostały sporządzone lub przekazane.

    Mikroelektronika – dziedzina elektroniki, która zajmuje się procesami produkcji układów scalonych oraz komponentów elektronicznych o bardzo małych rozmiarach. Urządzenia te są produkowane głównie z półprzewodników w technologii krzemowej. Synchronous Digital Hierarchy (SDH), czyli Synchroniczna Hierarchia Systemów Cyfrowych, Jest to technologia sieci transportu informacji, charakteryzująca się tym, że wszystkie urządzenia działające w sieci SDH, pracujące w trybie bezawaryjnym, są zsynchronizowane zarówno do nadrzędnego zegara (PRC) jak i do siebie nawzajem (w odróżnieniu od takich technologii jak, np. ATM).

    System informacji marketingowych (SIM) - sformalizowany i powiązany wewnętrznie zespół osób, urządzeń oraz procedur stworzonych w celu zapewnienia uporządkowanego dopływu trafnych informacji ze źródeł wewnętrznych i zewnętrznych na potrzeby podejmowania decyzji marketingowych. To metoda ciągłego planowania, zbierania i przechowywania oraz analizy danych. System informacji marketingowej ułatwia podejmowanie dwóch kategorii decyzji: programowanych i nieprogramowanych. SIM powinien być okresowo weryfikowany w celu oceny wartości dostarczonych informacji i sformułowania zapotrzebowania na nowe informacje. Wyniki badań marketingowych i informacje uzyskane z systemu informacji marketingowej są względem siebie komplementarne. Ze względu na potrzebę sprawnego przetwarzania dużej liczby danych, SIM funkcjonuje zazwyczaj przy wykorzystaniu techniki komputerowej. Efekt Augera (samojonizacja) – zjawisko emisji elektronów przez atom, zachodzące dzięki energii uwolnionej na skutek wypełniania luk w niskich powłokach elektronowych przez elektrony z wyższych powłok. Luki te mogą powstawać na skutek wychwytu elektronu z wewnętrznej powłoki przez jądro. Przyczyną pojawienia się luk na niższych powłokach może być również wybicie elektronu przez inną cząstkę, kwant promieniowania rentgenowskiego lub promieniowania γ.

    Materiały kryptograficzne to urządzenia, techniki i inne materiały służące do ochrony informacji niejawnych przekazywanych przez dowolne systemy telekomunikacyjne poprzez konwersję tej informacji do postaci niezrozumiałej i ponowne przetworzenie jej do pierwotnej postaci. DPM (Direct Part Marking) to technologia znakowania bezpośredniego, która wykorzystywana jest w różnych sektorach gospodarki. Polega na nanoszeniu kodu kreskowego (lub innych znaków alfanumerycznych) bezpośrednio na produkty, materiały i podzespoły. Technologia DPM powstała dla potrzeb NASA i początkowo wykorzystywana była do znakowania części promów kosmicznych. Wdrożenie technologii umożliwia między innymi monitorowanie ruchu oznaczonych przedmiotów – od momentu produkcji aż po wycofanie ich z użycia. Tym co wyróżnia metodę trwałego znakowania (DPM) od alternatywnych form znakowania jest jej trwałość (niezniszczalność), odporność na niekorzystne warunki zewnętrzne oraz możliwość zakodowania dużej ilości informacji (do 3600 znaków) na niewielkiej powierzchni.

    Maszyna informacyjna – maszyna, której zadaniem jest przekształcanie (transformowanie, przetwarzanie) informacji (choć niezbędny do jej działania jest także przepływ zasilenia – energii). Rozpatrywana jako źródło informacji jest nazywana nadajnikiem informacji, gdy istotne jest pobieranie przez nią informacji – odbiornikiem informacji

    Promieniowanie charakterystyczne – linie spektralne atomów charakterystyczne dla danego pierwiastka, powstające po wybiciu elektronu z dolnych powłok elektronowych, gdy następuje przejście elektronu z wyższych powłok na wolne. Zjawisko związane jest z tym, że po wybiciu elektronu z niskiej powłoki (np. K lub L) następuje wzbudzenie atomu (atom bez elektronu z powłoki K ma większą energię niż z), które po pewnym czasie zanika w wyniku kaskadowego przejścia elektronów na niższe powłoki.

    Reguła Pauliego, zwana też zakazem Pauliego – została zaproponowana przez Wolfganga Pauliego w 1925 dla wyjaśnienia zachowania się fermionów, czyli cząstek o spinie połówkowym. Reguła Pauliego jest szczególnym przypadkiem ogólniejszego twierdzenia o związku spinu ze statystyką. Reguła Pauliego, zwana też zakazem Pauliego – została zaproponowana przez Wolfganga Pauliego w 1925 dla wyjaśnienia zachowania się fermionów, czyli cząstek o spinie połówkowym. Reguła Pauliego jest szczególnym przypadkiem ogólniejszego twierdzenia o związku spinu ze statystyką.

    Paradoks Kleina – paradoks w interpretacji rozwiązań równania Diraca zastosowanego do problemu odbicia elektronu od skończonej bariery potencjału. Równanie Diraca przewiduje, że odbity strumień materii elektronu jest większy od strumienia padającego, a strumień przepuszczony jest ujemny. Może zostać wyjaśniony tylko w ramach istnienia antycząstki elektronu – pozytonu.

    Dodano: 30.11.2009. 15:12  


    Najnowsze