Magnetni materiali bi lahko naredili prihodnje računalnike 1000-krat bolj učinkovite

Vsak, ki je kdaj izraz »prenosni računalnik« jemal resno, lahko potrdi izredno veliko toplote, ki jo proizvede, ko se procesor zažene. Kljub dolgoletnemu napredku v zasnovi procesorjev se kot stranski produkt vodenja CPU še vedno proizvaja veliko toplote. To je vsa zapravljena energija, ki bi jo lahko uporabili za bolj produktivne namene, vendar najprej potrebujemo nov pristop k oblikovanju mikroprocesorjev. Skupina inženirjev UCLA bi morda našla način, kako narediti integrirana vezja veliko bolj učinkovita z uporabo razreda magnetnih materialov, imenovanega multiferroics.

Standardni procesorji v računalniku, telefonu in celo televizorju se zanašajo na milijone ali milijarde tranzistorjev, ki so pakirani kot integrirano vezje. Tranzistor je v bistvu majhno elektronsko stikalo, ki v verigi deluje kot logična vrata (IN, ALI itd.) Usmerjevalni tok skozi tranzistor vključuje določeno mero neučinkovitosti, kar povzroči nastanek toplote in izgubo elektronov. Tega v resnici ni mogoče, če elektrone premikate z enega kraja na drugega, težava pa se samo poslabša, saj je več tranzistorjev zapakiranih v manjše prostore. Multiferroični material izogiba problemu s pojavom, znanim kot vrtljivi valovi .

Multiferoični material lahko po želji vklopite in izklopite preprosto z uporabo izmenične napetosti. S tem lahko prenaša moč iz ene točke v drugo skozi kaskadne vrtljaje elektronov, ne pa da jih dejansko premika. Ta zapleten magnetni učinek se imenuje vodilo z vrtljivimi valovi, vendar si ga lahko predstavljate kot oceanski val. Energija vala se premika proti obali, vendar posameznim molekulam vode ni treba nikamor iti - le premikajo se navzgor in navzdol, ko val prehaja.

Skupina je dejansko zasnovala čip, s katerim je preizkusila sposobnost multiferoičnega materiala, da vzdržuje stabilno vodilo vrtljajev. (Raziskovalna naloga: doi: 10.1063 / 1.4865916 - 'Generacija spin-valov, ki jo povzroča električno polje z uporabo multiferroičnih magnetoelektričnih celic'). Naprava, uporabljena v tem eksperimentu, je bila sestavljena iz filma na osnovi niklja na vrhu piezoelektrične podlage - na piezoelektrični plasti je bila uporabljena začetna napetost za generiranje spin vala. Na sredini čipa je bil 5 mikrometrov širok feromagnetni trak, kjer so se odvijala vsa dejanja (to je zlata črta na sredini slike na vrhu in zeleni trak na zgornjem diagramu). Ta trak je deloval kot valovod za vodilo vrtljivega vala in usmerjal moč z enega konca vezja na drugega, ne da bi premaknil elektrone.

Ta pristop je bil uspešen pri ustvarjanju napetostnega spinskega vala , čeprav je do zamenjave običajnih polnilnih tokov še daleč. Skupina verjame, da bi lahko izboljšana učinkovitost, ki jo ponuja vodilo z vrtljivimi valovi, nekega dne naredila procesorje vsaj 1000-krat bolj učinkovite. To bi lahko omogočilo novo generacijo naprav, ki opravijo več dela, hkrati pa porabijo manj energije in proizvedejo manj toplote. Morda bo prišel dan, ko boste lahko zaradi vrtečih se valov pustili prenosnik v naročju, ne da bi se bali hudih telesnih poškodb.