I dispositivi elettronici convenzionali utilizzano circuiti a semiconduttore e trasmettono informazioni tramite cariche elettriche. Però, tali dispositivi vengono spinti al limite fisico e la tecnologia sta affrontando enormi sfide per soddisfare la crescente domanda di velocità e ulteriore miniaturizzazione. Dispositivi basati su onde di rotazione, che utilizzano eccitazioni collettive di spin elettronici in materiali magnetici come vettore di informazioni, hanno un enorme potenziale come dispositivi di memoria più efficienti dal punto di vista energetico, Più veloce, e di capacità superiore.

Mentre i dispositivi basati su onde di spin sono una delle alternative più promettenti all'attuale tecnologia dei semiconduttori, la propagazione del segnale dell'onda di spin è di natura anisotropa - le sue proprietà variano in direzioni diverse - ponendo così sfide per le applicazioni industriali pratiche di tali dispositivi.

Un gruppo di ricerca guidato dal Professor Adekunle Adeyeye del Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica presso la Facoltà di Ingegneria della NUS, ha recentemente raggiunto un significativo passo avanti nella tecnologia di elaborazione delle informazioni sulle onde di spin. Il suo team ha sviluppato con successo un nuovo metodo per la propagazione simultanea di segnali di onde di spin in più direzioni alla stessa frequenza, senza la necessità di alcun campo magnetico esterno.

Utilizzando una nuova struttura che comprende diversi strati di materiali magnetici per generare segnali di onde di spin, questo approccio consente operazioni a bassissima potenza, rendendolo adatto per l'integrazione di dispositivi e per il funzionamento ad alta efficienza energetica a temperatura ambiente.

"La capacità di propagare il segnale delle onde di spin in direzioni arbitrarie è un requisito chiave per l'effettiva implementazione dei circuiti. Quindi, l'implicazione della nostra invenzione è di vasta portata e affronta una sfida chiave per l'applicazione industriale della tecnologia delle onde di spin. Ciò aprirà la strada all'elaborazione gratuita delle informazioni e alla realizzazione di tali dispositivi, " ha detto la dottoressa Arabinda Haldar, che è il primo autore dello studio ed è stato precedentemente ricercatore presso il Dipartimento della NUS. Il dottor Haldar è attualmente Assistant Professor presso l'Indian Institute of Technology di Hyderabad.

Il team di ricerca ha pubblicato i risultati del loro studio sulla rivista scientifica Progressi scientifici il 21 luglio 2017. Questa scoperta si basa su uno studio precedente del team che è stato pubblicato in Nanotecnologia della natura nel 2016, in cui è stato sviluppato un nuovo dispositivo in grado di trasmettere e manipolare segnali di onde di spin senza la necessità di alcun campo magnetico esterno o corrente. Il team di ricerca ha depositato i brevetti per queste due invenzioni.

"Collettivamente, entrambe le scoperte renderebbero possibile il controllo su richiesta delle onde di spin, così come la manipolazione locale delle informazioni e la riprogrammazione dei circuiti magnetici, consentendo così l'implementazione del calcolo basato sull'onda di spin e l'elaborazione coerente dei dati, " ha detto il prof. Adeyeye.

Andando avanti, il team sta esplorando l'uso di nuovi materiali magnetici per consentire la trasmissione coerente del segnale dell'onda di spin a lunga distanza, in modo da favorire le applicazioni della tecnologia delle onde di spin.