Spintronika

0
105

Spintronika (elektronika spinowa) – dziedzina elektroniki zajmująca się zjawiskami fizycznymi dotyczącymi spinu elektronu, jak również konstruowaniem urządzeń budowanych w kontekście wykorzystania tego typu zjawisk.

Elektronika klasyczna działa w oparciu o zjawiska związane z przepływem prądu, czyli ładunków elektrycznych skorelowanych z ruchem elektronów. W badaniach nad konstrukcją podzespołów elektronicznych spintronika bierze pod uwagę także strukturę spinową elektronu. Spin elektronu jest tu traktowany na równi z jego ładunkiem. 

Badania materiałowe

Badania spintroniczne realizowane są w wielu grupach materiałowych. Wśród nich wiodącą rolę pełnią metaliczne wielowarstwowe ferromagnetyki (czytniki twardych dysków oraz pamięci typu MRAM) oraz półprzewodniki ferromagnetyczne, które występują jednocześnie w roli materiałów półprzewodników (wykorzystanie w mikroprocesorach) i metali ferromagnetycznych (magnetyczny zapis informacji). 

Zastosowania

Informacja w obwodach projektowanych w oparciu o zasady funkcjonujące w elektronice tradycyjnej jest przenoszona przez elektrony (lub fotony). Nośnikiem informacji mógłby jednak zostać także spin, a konkretnie jego kierunek. 

W tym kontekście najważniejszym polem działania elektroniki spinowej wydaje się być informatyka kwantowa. Jak dowodzą badania, spinowe stopnie swobody elektronów zachowują znacznie dłużej spójność fazową niż orbitalne stopnie swobody. Podzespoły oparte na spinie cząstek mogłyby być zatem trwalsze od elektronicznych. Wydaje się zatem, iż spin elektronu może znacznie efektywniej niż jego ładunek wypełniać swoją rolę podczas obliczeń numerycznych wykorzystujących superpozycję stanów kwantowych. Wśród innych zastosowań, obok przenoszenia informacji, należy wymienić nowe sposoby jej magnetycznego odczytu i zapisu. 

Wyzwaniem jest konstruowanie odpowiednio miniaturowych czujników pola magnetycznego, które mogłyby zastąpić cewkę magnetyczną przy odczycie informacji, a także opracowanie magnetycznej pamięci o swobodnym dostępie (MRAM) pozwalającej na zachowanie zawartości nawet po odłączeniu zasilania, przy bardzo krótkim czasie dostępu, nieograniczonej liczbie cykli zapisu i odczytu oraz wyeliminowaniu wszystkich elementów mechanicznych.

Badania nad nowymi metodami magnesowania mogą doprowadzić także do powstania tranzystorów spinowych – podzespołów opartych na dwóch warstwach przewodników ferromagnetycznych rozdzielonych warstwą materiału niemagnetycznego (energooszczędne i szybkie przełączniki).

Dodaj komentarz

avatar
  Subscribe  
Powiadom o