California Ülikooli Los Angelese teadlased on teinud ühe viimaste aastakümnete olulisema avastuse, mis võib põhjalikult muuta, kuidas valmistatakse pooljuhte ja kuidas toimivad meie igapäevased elektroonikaseadmed.
Spintronika – uus suund kaasaegses elektroonikas
See läbimurre põhineb nn spintronikal ning sillutab teed seadmetele, mis on õhemad, kiiremad, vähem kuumenevad ja mis töötavad ühe akulaadimisega märksa kauem.
Erinevalt traditsioonilisest elektroonikast, mis tugineb info edastamisel elektrilaengule, kasutab spintronika teist elektroni omadust – elektroni spini ehk tema magnetilist suunda.
Miks spintronika on tõhusam?
Elektroni spin on loomulik kvantne omadus ning selle kasutamine info töötlemisel võimaldab märkimisväärselt vähendada energiakadusid. Kuna tavalised elektroonikakiibid toodavad töötamisel kuumust, on nende efektiivsus paratamatult piiratud.
Spintronika abil saab suuri soojuskadusid vältida, mistõttu seadmed võivad töötada jahedamalt ja stabiilsemalt. Seni oli selle valdkonna suurimaks väljakutseks saavutada pooljuhtmaterjalides piisavalt tugev magnetilisus. Los Angelese teadlaste meeskond ületas selle probleemi, luues uue materjalide kihistamise meetodi.
Uued materjalid ja enneolematu magnetilisus
Kasutades aatomkihi paksuseid kihte, lisati pooljuhtidesse magnetilisi aatomeid, saavutades koguni 50-protsendilise magnetiliste osakeste kontsentratsiooni. See on kümme korda rohkem, kui oli seni tehnoloogiliselt võimalik.
Nii on teadlastel juba õnnestunud luua üle kahekümne täiesti uue materjali, mille uurimistööd on hetkel patenteerimisprotsessis.
Mõju telefonidele, sülearvutitele ja tehisintellekti keskustele
See saavutus ei ole oluline üksnes nutitelefonide või sülearvutite seisukohast. Üks tähtsamaid valdkondi, mis võib sellest tehnoloogiast kasu saada, on tehisintellekti andmekeskused.
Seda taristut kritiseeritakse sageli väga suure elektri- ja veekulu tõttu. Kui spintronikal põhinevad pooljuhid laiemalt kasutusele võetakse, vajavad tehisintellekti süsteemid vähem energiat ning nende keskkonnamõju väheneb märgatavalt.
Võimalik läbimurre kvantarvutites
Pikaajaliste mõjude seas peetakse võimalikuks suurt edasiminekut ka kvantarvutite arengus. Praegused kvantsüsteemid vajavad stabiilseks tööks äärmiselt madalaid temperatuure.
Kui kvantsüsteemidesse integreeritakse spintronikal põhinevad pooljuhid, võib vajadus ekstreemse jahutuse järele väheneda. See viiks kvantarvutid oluliselt lähemale praktilisele igapäevasele kasutusele.
Väiksemad kiibid, võimsamad ja säästlikumad seadmed
Tänu väiksematele kiipidele saavad seadmed muutuda veelgi kompaktsemaks, samal ajal pakkudes suuremat arvutusvõimsust. Kuigi tehnoloogia on alles arenduse algfaasis ja masskasutusse see lähiaastatel tõenäoliselt veel ei jõua, lubavad UCLA teadlaste tulemused oodata väga suuri muutusi.
Kui see kõik õnnestub praktikas rakendada, saab juba üsna pea kasutada seadmeid, mis on mitte ainult kiiremamad ja võimekamad, vaid ka energiatõhusamad, töötavad kauem ühe laadimisega ning kuumenevad vähem.
Uus ajajärk: jõudlus koos kestlikkusega
Vaatamata sellele, et ees seisab veel palju tööd, tähistab see avastus uut põlvkonda elektroonikas, kus suudetakse ühendada kõrge jõudlus ja keskkonnasäästlikkus.
See ei ole vaid tehnoloogiline hüpe, vaid ka oluline samm väiksema ökoloogilise jalajälje suunas üle kogu maailma. Tuleviku seadmed võivad olla mitte ainult targemad, vaid ka oluliselt loodussõbralikumad.
