Въртящите се транзистори ще бъдат много бързи и ще консумират малко енергия
Руските учени се стремят да увеличат скоростта на работа на съвременните електронни устройства, като същевременно намалят консумацията на енергия, опитвайки се да бъдат в крак с чуждестранните си колеги. Конвенционалните транзистори, достигнали своя технологичен предел, се заменят с нови спинови транзистори, за които се разработват алтернативни силициево-графенови платформи. Казанският федерален университет (KFU) предложи платформа за микросхеми на базата на графен с железни атоми. Работата е публикувана в научното списание European Physical Journal PLUS .
Всеки знае, че съвременната електроника се основава на транзистори. Това са полупроводникови устройства, които превключват зарядите на електроните. Благодарение на това превключване се извършват всички изчисления. Ето как сега работи цялата микроелектроника, от микровълните до космическите кораби.
Днес тази традиционна електроника, базирана на силиций, е достигнала технологичния си предел – минимизирането на силициевите транзистори, които вече достигат размери под нанометри, става все по-трудно.
Учените търсят нови концепции. Едно от предложенията е да се използва не зарядът на електрона, а само неговият спин – магнитният момент (движението) на електрона. Сега целият свят говори за спинови транзистори, които вече се наричат основата на електрониката на бъдещето – те ще бъдат много бързи и ще консумират малко енергия, може би хиляди пъти по-малко от съвременните компютри.
Проблемът е – какъв трябва да стане материалът за спиновите транзистори? В края на краищата те трябва да имат две свойства – да бъдат ултратънки на нано ниво (двуизмерният материал графен с дебелина от един атом (0,1 nm) може да бъде подходящ за това) и магнитни, тъй като въртенето може да се създаде само с с помощта на магнит.
Както съобщиха за MK от Министерството на образованието и науката на Русия, един от методите, предложен от служителите на KFU, е бомбардирането на повърхността на графена с железни атоми. Част от атомите се задържат в решетката на графена (тя има добри абсорбционни свойства) и по този начин немагнитният графен придобива магнитни свойства.
Любопитно е, че не толкова отдавна учени от Института Курчатов съобщиха за приблизително същия метод, но използвайки атоми на гадолиний (компонент на магнитни сплави) вместо атоми на желязо.
„Гадолиният има по-голямо въртене и съответно трябва да изразходва повече енергия за обръщане на намагнитването от нашето“, обяснява ни разликата между разработката на KFU и Института Курчатов, един от авторите на работата, водещ изследовател в Изследователска лаборатория за квантови симулатори, Айрат Киямов. – Но един спинов транзистор, използващ гадолиний, е по-надежден от гледна точка на устойчивост на шум.
Контролираната абсорбция на магнитни атоми на повърхността на графена открива нови хоризонти в създаването на медицинско оборудване и квантови компютри. Учените са уверени, че по-високите скорости и по-ниската консумация на енергия ще доведат до драматични промени в развитието на компютърните технологии.
