В нанопроцессорах транзисторы могут быть заменены магнитными вентилями

Группа исследователей из Института Пауля Шеррера (Филлиген, Швейцария) и Швейцарской высшей технической школы Цюриха исследовала и подтвердила работу интересного феномена магнетизма на атомарном уровне. Нетипичное поведение магнитов на уровне нанометровых кластеров предсказал ещё 60 лет назад советский и американский физик Игорь Ехиельевич Дзялошинский. Исследователи из Швейцарии смогли создать такие структуры и теперь пророчат им светлое будущее не только в качестве решений для хранения данных, но также, что очень необычно, как замену транзисторам в процессорах с наномасштабными элементами.

Colourbox

В нашем мире стрелка компаса всегда указывает на север, что даёт возможность узнать направление на восток и на запад. Разнополярные магниты притягиваются, а однополярные отталкиваются. В микромире масштаба нескольких атомов в определённых условиях магнитные процессы происходят иначе. При ближнем взаимодействии атомов кобальта, например, соседние области намагниченности рядом с ориентированными на север атомами ориентируются на запад. Если ориентация изменится на южную, то атомы в соседней области изменят ориентацию намагниченности в направлении востока. Что важно, управляющие атомы и атомы ведомые расположены в одной плоскости. Раньше подобный эффект наблюдался только у вертикально расположенных атомных структур (друг над другом). Расположение управляющих и управляемых участков в одной плоскости открывает путь к проектированию вычислительных и запоминающих архитектур.

Изменять направление намагниченности управляющего слоя можно как электромагнитным полем, так и с помощью тока. С помощью таких же принципов происходит управление транзисторами. Только в случае наномагнитов архитектура может получить толчок к развитию как по производительности, так и по экономии потребления и по уменьшению площади решений (уменьшение масштаба техпроцесса). Вентилями в данном случае будут работать связанные зоны намагниченности, управляемые переключением намагниченности основных зон.

Paul Scherrer Institute/Zhaochu Luo

Феномен связанной намагниченности был выявлен в особенной конструкции массива. Для этого слой кобальта толщиной 1,6 нм был окружён сверху и снизу подложками: снизу из платины, а сверху из оксида алюминия (на картинке он не показан). Без этого связанной намагниченности север-запад и юг-восток не происходило. Также обнаруженный феномен может привести к появлению синтетических антиферромагнетиков, это тоже может открыть путь к новым технологиям для записи данных.

Источник ^[1]

Источник ^[2]