Quando la corrente passa attraverso una striscia di tantalio, gli elettroni con spin opposto si separano. I ricercatori hanno utilizzato la polarizzazione risultante per creare un interruttore nanomagnetico che un giorno potrebbe sostituire i transistor dei computer. Credito:Debanjan Bhowmik, UC Berkeley
(Phys.org) — Un nuovo lavoro dei ricercatori della UC Berkeley potrebbe presto trasformare gli elementi costitutivi dell'elettronica moderna, rendendo gli interruttori nanomagnetici un valido sostituto dei transistor convenzionali che si trovano in tutti i computer.
Transistor basati su semiconduttori, gli interruttori on-off che dirigono il flusso di elettricità e formano il sistema nervoso di un computer, hanno consumato maggiori quantità di energia a temperature sempre più elevate man mano che la velocità di elaborazione aumenta. Da più di un decennio, i ricercatori hanno perseguito i magneti come alternativa ai transistor perché richiedono molta meno energia durante la commutazione. Però, fino ad ora, la potenza necessaria per generare il campo magnetico per orientare i magneti in modo che possano facilmente accendersi e spegnersi ha annullato gran parte del risparmio energetico che si sarebbe ottenuto allontanandosi dai transistor.
I ricercatori della UC Berkeley hanno superato questa limitazione sfruttando le proprietà speciali del raro, tantalio di metalli pesanti.
In un articolo pubblicato online domenica, 17 novembre nel diario Nanotecnologia della natura , i ricercatori descrivono come hanno creato un cosiddetto effetto Spin Hall utilizzando nanomagneti posizionati sopra il filo di tantalio e quindi inviando una corrente attraverso il metallo. Gli elettroni nella corrente ruoteranno casualmente in senso orario o antiorario. Quando la corrente viene inviata attraverso il nucleo atomico del tantalio, le proprietà fisiche del metallo ordinano naturalmente gli elettroni ai lati opposti in base alla loro direzione di rotazione. Questo crea la polarizzazione sfruttata dai ricercatori per commutare i magneti in un circuito logico senza la necessità di un campo magnetico.
"Questo è un passo avanti nella spinta verso il computing a bassa potenza, " ha detto il ricercatore principale dello studio Sayeef Salahuddin, UC Berkeley assistente professore di ingegneria elettrica e scienze informatiche. "Il consumo di energia che stiamo vedendo è fino a 10, 000 volte inferiore a schemi all'avanguardia per il calcolo nanomagnetico. I nostri esperimenti sono la prova del concetto che i magneti potrebbero un giorno essere un sostituto realistico dei transistor".
