• Home
  • Chimica
  • Astronomia
  • Energia
  • Natura
  • Biologia
  • Fisica
  • Elettronica
  • Un'autostrada per le onde spin:il team sviluppa un processo per il controllo di mezzi di informazione innovativi

    L'onda di spin rimane intrappolata nel muro del dominio, che si forma nel mezzo tra le magnetizzazioni diversamente orientate. I ricercatori dell'HZDR potrebbero quindi controllarne la propagazione in modo mirato. Credito:HZDR / H. Schultheiß

    La storia di successo dell'elaborazione delle informazioni mediante il movimento di elettroni sta lentamente volgendo al termine. La tendenza verso chip sempre più compatti costituisce una grande sfida per i produttori, poiché la crescente miniaturizzazione crea problemi fisici in parte irrisolvibili. Ecco perché le onde magnetiche di spin potrebbero essere il futuro:sono più veloci dei portatori di carica elettronici e consumano meno energia. I ricercatori dell'Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) e della TU Dresden hanno sviluppato un metodo per controllare la propagazione di questi vettori di informazioni a livello nanometrico in modo mirato e semplice; finora, questo richiedeva molta potenza. Hanno così creato una base per nanocircuiti che utilizzano onde di spin.

    "Il nostro attuale trattamento delle informazioni si basa su elettroni, " spiega il dott. Helmut Schultheiß dell'Istituto di ricerca sui materiali e la fisica dei fasci di ioni dell'HZDR. "Queste particelle cariche scorrono attraverso i fili, creare correnti elettriche. Eppure nel processo si scontrano con gli atomi e perdono energia, che fuoriesce nel reticolo cristallino sotto forma di calore. Ciò significa che le patatine diventano ancora più calde, più gli elementi su di essi sono raggruppati insieme. Alla fine falliscono, perché il calore non può più essere convogliato." Ecco perché Schultheiß, capo di un Emmy Noether Junior Research Group, persegue un approccio diverso:trasporto di informazioni tramite onde di spin, noto anche come magnon.

    Il momento magnetico degli elettroni

    Spin è il termine usato dagli scienziati per descrivere il momento angolare degli elettroni che ruotano attorno al proprio asse. Fa sì che le particelle elettriche si comportino come magneti estremamente piccoli. Questo è il motivo per cui si allineano in modo parallelo nei materiali ferromagnetici. "Se si guida un giro in una direzione diversa, questo avrà un impatto anche sugli spin vicini, " Schultheiß spiega. "Questo crea un'onda di rotazione che viaggia attraverso il corpo solido. Può essere utilizzato per trasportare ed elaborare informazioni proprio come i portatori di carica che scorre." Tuttavia, gli elettroni stessi non si muovono in questo caso. "Non entrano in collisione con nulla e quindi generano pochissimo calore".

    Tuttavia, per prevalere nella corsa ai futuri metodi di elaborazione delle informazioni, sono necessari sistemi che consentano di controllare la propagazione delle onde di spin a livello nanometrico. "Finora, gli approcci a una soluzione si basavano o su percorsi conduttori geometricamente predefiniti o sull'uso permanente di campi magnetici esterni, "dice Schultheiss, spiegare lo stato attuale della ricerca. "Nel caso della prima soluzione, il percorso di propagazione non può essere modificato; tuttavia ciò è necessario per lo sviluppo di circuiti flessibili. Il secondo metodo risolve questo problema, ma al prezzo di un enorme aumento del consumo di energia."

    Percorso di propagazione controllato

    Gli scienziati hanno sviluppato con successo una nuova procedura per la direzione mirata delle onde di spin utilizzando le caratteristiche magnetiche di base:rimanenza, questo è, il magnetismo residuo che un corpo solido trattiene dopo la rimozione di un campo magnetico, e la formazione dei cosiddetti muri di dominio. "Questo termine indica l'area in corpi solidi dove si incontrano domini magnetici diversamente allineati, " Spiega Schultheiß. I ricercatori dell'HZDR hanno creato un tale muro di dominio all'interno di una nanostruttura di lega di nichel-ferro in un esperimento. Hanno quindi innescato un'onda di spin usando le microonde. Come hanno dimostrato i loro test, le onde di spin di una certa frequenza sono rimaste bloccate nel muro del dominio, perché i diversi domini magnetici fungono da barriere. "In un senso, si potrebbe dire che abbiamo creato una strada con un guardrail lungo il quale le onde di spin viaggiano in maniera controllata, " Schultheiß descrive allegramente il risultato.

    Però, i fisici di Dresda hanno potuto celebrare l'ennesimo successo. Hanno manipolato il corso del muro del dominio per mezzo di piccoli campi magnetici esterni molto al di sotto di un millitesla, circa cento volte più debole di un magnete a ferro di cavallo commerciale. Così facendo, hanno anche manipolato la propagazione delle onde di spin. "Questa potrebbe essere la base per un progetto di nanocircuiti riconfigurabili che utilizzi magnon, "Schultheiss dice, dimensionamento delle opzioni. Comunque, il ricercatore pensa che potrebbero passare diversi anni prima dell'applicazione. "Siamo ancora nella fase di ricerca di base. Tuttavia, i nostri risultati rivelano che siamo su una buona cosa."


    © Scienza https://it.scienceaq.com