Създадоха двуизмерни магнити за енергийно ефективни компютри (видео)

Съвременните изчислителни системи, и по-специално невронните мрежи, изискват огромни количества енергия. Използването на магнитни материали за паметите и процесорите би решило този проблем за известно време. Екип от специалисти от САЩ е разработил устройство, базирано на двуизмерен ван дер Ваалсов магнит, който превключва между нулево и единично състояние единствено под въздействието на импулс на електрически ток, без магнитно поле.

Когато електрическият ток протича през тежки метали като платина или тантал, електроните се отделят един от друг в зависимост от спина. Това явление се нарича ефект на Хол. Методът на разделяне зависи от свойствата на материала. Микроскопичната структура на платината и други подобни метали има особен вид огледална симетрия, която ограничава спиновите токове до поляризация на спиновете в една равнина.

Трябва да се нарушат две огледални симетрии, за да се излезе извън рамките на едната равнина и да се постигне превключване без поле. „Електрическият ток може да „наруши“ огледалната симетрия в платината по протежение на една равнина. Но нейната кристална структура прави невъзможно нарушаването на огледалната симетрия във втората равнина“,

казва Шивам Каджале, член на изследователския екип.

Екипът от учени от Масачузетския технологичен институт (MIT) и други университети вече е опитал да разбие втора огледална равнина с помощта на слабо магнитно поле. Но този път те са решили да използват материал, чиято структура им позволява да се справят без външна помощ.

Първият двуизмерен материал е бил ван дер Ваалсов магнит, а за втори изследователите са избрали волфрамов дителлурид с орторомбична кристална структура. Той вече имал една пречупена огледална равнина, така че като пуснали ток успоредно на тази равнина, спиновият ток придобил извънплоскостна компонента. Тя вече може директно да предизвика превключване в свръхтънките магнити.

Запомнящите устройства и процесорите с магнитни материали използват по-малко енергия от традиционните силициеви устройства. А ван дер Ваалсовите магнити предлагат по-добра енергийна ефективност и мащабируемост в сравнение с триизмерните материали, пише MIT News.

Плътността на електрическия ток, използван за превключване на магнит, съответства на количеството енергия, което се разсейва по време на превключването. Колкото по-ниска е плътността, толкова по-ефективно материалът използва енергията. Новото устройство има една от най-ниските енергийни плътности сред ван дер Ваалсовите магнитни материали. В практическите приложения това означава повишаване на енергийната ефективност с около два пъти.

MIT наскоро разработи сензор без батерия, който се захранва от енергията на околната среда. Подобен сензор може да бъде вграден в труднодостъпно място, например във вътрешността на корабния двигател. Там той може автоматично да събира различни данни, например за температурата, за много дълъг период от време.