همسان کردن فناوری‌های قدیمی و جدید برای نسل بعدی دستگاه‌های الکترونیکی
سینا: دانشمندان UCL روش جدیدی را برای ساخت و کنترل بهینه جریانی مبتنی بر طبیعت مغناطیسی الکترون‌های مواد نیمه رسانا امروزی کشف کرده‌اند که میتواند راه دیگری برای توسعه نسل جدیدی از دستگاه‌های الکترونیک باشد.
به گزارش آژانس خبری صنعت ارتباطات (سینا)، یکی از رویکردهای این فناوری‌های جدید کشف حرکت ریزالکترونها یا اِسپین آنها است.
الکترون‌ها دو مشخصه را دارا هستند، بار و اِسپین (چرخش الکترون) و با وجودی که فناوری‌های حال حاضر از بار استفاده می‌کند ولی اعتقاد بر این است که فناوری‌های مبتنی بر اِسپین قادرند که عملکرد بهتری در زمینه‌ی ذخیره و پردازش اطلاعات نسبت به فناوری‌های مبتنی بر بار داشته باشند.
برای به کار گرفتن چرخش الکترون‌ها برای لوازم الکترونیک یا همان اسپینترونیکها (spintronics)، باید روش ایجاد و تشخیص اسپینها بهینه باشد تا دستگاه‌ها بتوانند اطلاعات چرخشی را با مصرف پایین نیرو پردازش کنند.
یک راه برای دستیابی به آن توسط اثر اسپین-هال است که توسط دانشمندانی این حیطه که قادر به درک مکانیسم این اثر هستند در حال بررسی است که آنها باید مواد لازم برای بهینه سازی و به کارگیری آن را بشناسند.
اگر تحقیقات بر این اثر موفقیت‌آمیز باشد، دروازه‌ای را به فناوری‌های روز باز خواهد کرد.
اثر اسپین-هال میتواند جریان‌های اسپینی را به وجود آورد که باعث میشود اطلاعات اسپین بدون جریان بار الکتریکی انتقال یابد. برخلاف مفاهیم دیگری که به الکترون اختصاص یافته است، جریان اسپینی میتواند اطلاعات را بدون ایجاد گرما از بار الکتریکی انتقال دهد و این میتواند از مشکلات بسیار جدی در دستگاه‌های نیمه رسانا امروزی باشد.
تاثیر استفاده از اسپین به وجود آمده توسط اثر اسپین-هال میتواند انقلابی در اپلیکیشن‌های حافظه مبتنی بر اسپین به وجود آورد.
مطالعه انتشار یافته توسط Nature Materials نشان داده است که اعمال یک میدان الکتریکی بر یک مواد نیمه رسانه میتواند به شکل قابل توجهی بهینه بودن اثر اسپین-هال را افزایش دهد که این امری بایسته برای ایجاد و تشخیص اسپین از یک ورودی الکتریکی است.
دانشمندان یک اثر ۴۰ برابری را نسبت به دستاوردهای قبلی بدست آمده در مواد نیمه رسانا گزارش کرده‌اند و بالاترین مقدار در مقایسه با مقدار بالای ثبت شده از اثر اسپین-هال دیده شده در فلزی همچون پلاتینیوم اندازهگیری شده است. این نشان میدهد که اسپینترونیکهای آینده نیازی به فلزات سنگین، نادر و گران قیمت ندارند و فلزات ارزان نیز میتوانند اطلاعات را پردازش با مصرف کم انرژی پردازش کند.
از آنجایی که منابع طبیعی کره‌ی زمین محدود است و قیمت این مواد به طور تصاعدی رو به افزایش است، دانشمندان برای تولید فناوری‌های آینده به دنبال موادی در دسترس هستند که به طور بالقوه بر پایه‌ی اسپین الکترون باشد تا بار آن.
افزون بر این، رویکرد کوچک سازی فناوری حاضر نیمه رسانه رو به پایان است، همانطور که قانون Moor پیشبینی میکرد ترانزیستورها به کوچکی اتم می‌شوند و دیگر از این کوچکتر نخواهند شد. برای حل این مشکل، نیاز به مفاهیم بنیادی جدیدی برای الکترون‌ها وجود دارد تا بتواند جایگزینی برای تولیدات روز افزون کامپیوتری باشد.