Hirdetés

Úton a tranzisztorok új generációja

Hirdetés

Spintronika képHosszú évtizedek óta használunk jelerősítési és kapcsolási célokra tranzisztorokat, melyek működése a több mint 110 évvel ezelőtt kísérletileg is igazolt elemi részecske, az elektron elektromos töltésének mozgatásán alapul. Az elektroncsöveket felváltó félvezetőeszköz, az 1948-ban szabadalmaztatott tranzisztor alapjaiban alakította át az elektronikai ipart – kifejlesztése óta gyakorlatilag minden eszközbe beépítették, amiben csak hasznára válhatott az emberiségnek, hiszen a készülékek méretét és fogyasztását egyaránt radikálisan csökkentette. Példáként elég csak a számítástechnikára gondolnunk: Míg az 1946-ban üzembe állított ENIAC ősszámítógép 170 kilowatt körül fogyasztott, 17 468 elektroncsövet tartalmazott és 27 tonnát nyomott, a mai gépekben dolgozó chipek sokmilliónyi tranzisztora csupán néhány négyzetmilliméteren csücsül.

Az 1920-as években kiderült, hogy az egyes atommagok körül keringő elektronoknak nem csupán töltésük van, hanem spinjük is, mely a részecske belső impulzusmomentumát jelenti. Annak érdekében, hogy ne csupán az elektron töltését, hanem spinjét is felhasználhassuk fejlett elektronikai berendezések gyártására, fizikusok egy új tudományágat alapítottak spintronika néven, a spin és az elektronika szavak összevonásából. Az egyre újabb és újabb kihívásokat kereső, szorgosan kísérletező tudósok állítják: a spintronika előbb vagy utóbb újra forradalmasítani fogja informatikai berendezéseinket, segítségével a tranzisztorok fogyasztása és hőtermelése lényegesen csökkeni fog, kapcsolási sebességük pedig megtöbbszöröződik – nincs meglepetés, ez minden fejlesztés lényege. Hála az Ohiói Egyetem fizikusainak, nemrégiben újabb technológiai áttörést sikerült elérni a spintronika frontján.

Egészen eddig a tudósok kis méretű mágnesek segítségével kontrollálták a spint, melyet külső alkatrészként magára az eszközre erősítettek rá. Mivel azonban a piac egyre apróbb tranzisztorokat vár a laboratóriumokból, ez a megoldás finoman szólva se nem hatékony, se nem praktikus – mondta a kutatásokat vezető Sergio Ulloa professzor. Ha nem mágnesek, akkor viszont az elektromos mező a kulcs: az energiát és impulzust hordozó tér ugyanis mozgatható, és könnyedén ki-be kapcsolatható. Dr. Ulloa és kollegája számításokat végeztek, kidolgozták a nélkülözhetetlen elméleti hátteret egy fizikai kísérlethez, melyet a Cincinnati Egyetem kutatócsoportja sikerrel végzett el. Ez az első eset, hogy pusztán az elektromos tér segítségével sikerült kontrollálni az elektron spinjét – a jeles nap azonban még tartogatott meglepetéseket a fizikusok számára.

Ugyanis kiderült, hogy a kísérleti eszköz belsejében megalkotott, az elektronok áramlásának teret adó összeköttetésnek aszimmetrikusnak kell lennie. A jelenség megértéséhez Ulloa a következő példát hozta fel: „Képzeljük el, ahogy keresztülsétálunk egy erdőn, és utunk mindkét oldalát hegyek övezik. Ha az egyik oldalon magasabbra tornyosulnak a hegyek, meg tudjuk állapítani, milyen irányba haladunk. Hasonlóképpen, az elektron fel fogja ismerni az aszimmetriát, spinje pedig tudni fogja, merre található a felfelé vezető irány.”

A kísérletek nemsokára tovább folytatódnak; a tudósok következő célja az, hogy folyékony héliumos hűtés igénybevétele nélkül is kontrollálhassák az elektronok spinjét az elektromos tér modulációjával.

Hirdetés

  • Kapcsolódó cégek:

Azóta történt

  • Versenyezzen Babyvel!

    60 évvel ezelőtt a manchesteri ősszámítógép egy órán keresztül dolgozott egy matematikai feladat megoldásán. SSEM versus ARM 11.

  • Szénnanocsövekkel hűtenék a chipeket szegedi kutatók

    Az SZTE kémiai tanszékének oktatói egy nemzetközi projekt keretében vizsgálják a szénnanocsövek kiváló hővezető tulajdonságainak felhasználását a mikroelektronikában.

Előzmények