يتلقى الباحثون منحة لإحداث ثورة في الأجهزة الإلكترونية السينية
حصل فريق بحثي من جامعة كايزرسلاوترن التقنية (TUK) على منحة Consolidator Grant من مجلس البحوث الأوروبي (ERC) لتطوير أجهزة spintronic.
لماذا الإلكترونيات السينية مهمة؟
سيتلقى البروفيسور الدكتور ماتياس ويلر ، رئيس الدراسة، 2 مليون يورو على مدى السنوات الخمس المقبلة.
يعمل العلماء على موجات الدوران والأجهزة spintronic الجديدة التي يمكن أن تسرع بشكل كبير في تخزين المعلومات ومعالجتها ونقلها.
ومع ذلك، فإن المشكلة الشائعة هي التحكم في المواد المغناطيسية بترتيب الدوران المعقد.
من خلال التمويل، يريد Weiler الآن استخدام الموجات الصوتية السطحية للتحايل على هذه المشكلة، والتي تم استخدامها حتى الآن بشكل أساسي في الهواتف الذكية.
ماذا يعني توظيف هذه الظاهرة بالنسبة للأجهزة الإلكترونية السينية؟
عند معالجة المعلومات، نستخدم في المقام الأول الشحنة الكهربائية للإلكترونات.
ومع ذلك، بمرور الوقت، أصبحت الأجهزة أصغر حجمًا وأكثر قوة. وبالتالي، فإن تيارًا إلكترونيًا مع حرارة عالية من النفايات يصل إلى حدوده، ولهذا السبب يعمل العلماء على بدائل، مثل استخدام موجات الدوران.
يوضح البروفيسور الدكتور ماتياس ويلر ، الباحث الرئيسي في ظاهرة الدوران التطبيقية في TU Kaiserslautern: “يصف Spin الزخم الزاوي الجوهري لجسيم كمي، على سبيل المثال إلكترون أو نيوترون”. “
إنها تشكل الأساس لجميع الظواهر المغناطيسية.”
يمكن للإثارة الجماعية للدوران – أو الموجات الدورانية – أن تنقل معلومات أكثر من الإلكترونات بينما تستهلك طاقة أقل بشكل ملحوظ وتولد حرارة أقل.
وهذا يجعل إمكانيات تطبيقات الموجات الدورانية مثيرة للاهتمام وواعدة. يمكن استخدامها لتطوير أجهزة spintronic الجديدة التي تسرع بشكل كبير معالجة وتخزين المعلومات.
كيف ستعمل موجات الدوران؟
تلعب المواد المغناطيسية دورًا مهمًا لها أوامر دوران معقدة وخصائص خاصة مرتبطة بها. تم العثور على أوامر الدوران المعقدة هذه في المغناطيسات المغناطيسية المضادة والسماء المغناطيسية.
قال ويلر: “على عكس المغناطيسات الحديدية، التي لها تطبيقات تكنولوجية واسعة مثل المغناطيس الدائم، لا يمكن وصف المواد المغناطيسية المعقدة عن طريق مغنطة عيانية يمكن التحكم فيها بسهولة”. “
بدلاً من ذلك، فإن هيكلها المغزلي المعقد محمي من خلال تفاعل التبادل الميكانيكي الكمومي والطوبولوجيا، لذلك لا يمكن تشويشها بسهولة بواسطة الحقول المغناطيسية الخارجية.”
هذه الحماية، جنبًا إلى جنب مع الترددات الطبيعية التي يمكن أن تصل إلى نطاق تيراهيرتز ، تجعل أنظمة الدوران المعقدة مناسبة بشكل خاص لمعالجة المعلومات القوية والسريعة.
ما هي المشاكل التي يحتمل أن يواجهها العلماء؟
حاليًا، لا توجد طرق فعالة للتحكم في موجات الدوران في هذه الأنظمة، وبالتالي تظل إمكانات هذه الفئة من المواد غير مستكشفة إلى حد كبير.
هذا هو المكان الذي يأتي فيه المشروع الممول من الاتحاد الأوروبي والمعروف باسم ” الموجات المغناطيسية الصوتية في أنظمة الدوران المعقدة ” ( MAWiCS ).
يهدف الباحثون إلى الجمع بين أنظمة الدوران المعقدة والموجات الصوتية السطحية (SAW)، أوضح ويلر: “تستخدم الموجات الصوتية السطحية على نطاق واسع في تكنولوجيا الاتصالات.
يتم استخدامها، على سبيل المثال، لتحقيق العديد من مرشحات التردد في الهواتف الذكية. سنربط هذه التكنولوجيا الرئيسية الحالية بالجيل التالي من تكنولوجيا المعلومات القائمة على الدوران “.
يعتزم الفيزيائيون الاستفادة من حقيقة أن SAW تتزاوج جيدًا مع أنظمة الدوران المعقدة هذه، مما يعني أنه يمكنهم التحكم فيها بكفاءة عالية.
وبالتالي يستفيد العلماء من خبرتهم الطويلة في استخدام SAW للتحكم في الأنظمة المغناطيسية الحديدية، وسيقوم الفريق الآن بتوسيع هذه الخبرة لتشمل المغناطيسات المغناطيسية المضادة والمغناطيسات اللولبية.
واختتم وايلر حديثه قائلاً: “من خلال تجاربنا، نريد إرساء الأساس لاستخدام هذه المواد في معالجة المعلومات”. “يمكنهم تمكين فئة جديدة من تكنولوجيا المعلومات.”
سيتم العمل في مبنى الأبحاث الجديد، مختبر هندسة الدوران المتقدمة (LASE)، في الحرم الجامعي TUK. تم دمج هذا البحث العلمي في مركز أبحاث الدولة الذي تموله راينلاند بالاتينات ، علم البصريات والمواد (OPRIMAS)، وهو مبادرة بحث TopDyn.
تم إنشاء هذا بالاشتراك مع جامعة يوهانس جوتنبرج ماينز، بالإضافة إلى البرنامج ذي الأولوية SPP 2137 “Skyrmionics: ظواهر الدوران الطوبولوجية في الفضاء الحقيقي للتطبيقات”، ومركز الأبحاث التعاوني SFB / TRR 173 ‘Spin + X – Spin في مجموعته الجماعية البيئة “التي تمولها مؤسسة الأبحاث الألمانية.
المصدر: innovationnewsnetwork
إقراء ايضا:
