Pierwsza plastikowa pamięć spintroniczna

Uczeni z Ohio State University (OSU) zaprezentowali pierwszy układ spintronicznej pamięci z tworzyw sztucznych. Plastik może zatem w przyszłości stać się alternatywą dla półprzewodników.

W najnowszym numerze Nature Materials Arthur J. Epstein, profesor fizyki i chemii opisuje jak wraz z kolegami stworzyli protytypową plastikową pamięć spintroniczną, używając do tego celu technik wykorzystywanych standardowo przez przemysł półprzewodnikowy. Epstein opisuje nowy materiał jako hybrydę organicznego półprzewodnika i magnetycznego półprzewodnika polimerowego.

Spintronika to, obok mechaniki kwantowej, jedna z potencjalnych dróg, którymi rozwiną się komputery przyszłości. Wykorzystanie spinu elektronów w miejsce ich obecności bądź braku, ma liczne zalety. Od możliwości przechowania i przesłania dwukrotnie większej ilości danych na każdy elektron, poprzez energooszczędność i związane z tym znacznie mniejsze wydzielanie ciepła oraz możliwość gęstszego upakowania poszczególnych elementów układów scalonych.

Jeśli zaś moglibyśmy produkować spintroniczne tworzywa sztuczne, będziemy mieli do czynienia z lekką i elastyczną elektroniką.

Kamieniem milowym na drodze do plastikowej spintroniki stał się tetracyjanoetanol wanadu, pierwszy organiczny magnes, pracujący w temperaturze powyżej temperatury pokojowej. Jego twórcami są Epstein oraz Joel S. Miller z University of Utah.

Naszym głównym osiągnięciem jest użycie tego polimerowego magnetycznego półprzewodnika jednocześnie jako polaryzatora spinu, co oznacza, że możemy zapisywać dane używając słabego pola magnetycznego, oraz wykrywacza spinu, co pozwala nam odczytywać dane - mówi doktor Jung-Woo Yoo, który współpracował z oboma uczonymi. Jesteśmy bliżej opracowania podobnego, całkowicie już organicznego, urządzenia - dodał.

Na obecnym stadium prototyp wygląda jak cienki pasek tworzywa sztucznego umieszczony pomiędzy dwoma warstwami metalicznego ferromagnetyku.

W prototypowej pamięci elektrony są umieszczane w polimerze, a magnes nadaje kierunek ich spinowi. Elektrony mogą następnie przejść do konwencjonalnej warstwy magnetycznej, ale tylko wówczas, gdy ich spin jest jednakowy. W przeciwnym razie zbyt duża rezystancja uniemożliwia przejście. Odczyt danych polega na pomiarze wartości oporu.

Podczas testów materiał został poddany działaniu pola magnetycznego, którego siła z czasem ulegała zmianie. Naukowcy, by sprawdzić, czy udało się uzyskać w elektronach dokładnie takie dane, jakie chcieli, przepuścili prąd przez obie warstwy magnetyczne. Badania wykazały, że w zapisie nie było błędów.

Każda fabryka, która obecnie produkuje układy scalone, jest w stanie wykonać takie urządzenia. Dodatkowo do jego wytworzenia wykorzystaliśmy temperatury pokojowe, cały proces jest zatem bardzo przyjazny środowisku - powiedział Yoo.

Arthur J. Epstein OSU Ohio State University Joel S. Miller Jung-Woo Yoo spintronika pamięć tworzywo sztuczne polimer