Forskare från Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) har visat hur ett koboltnät kan programmeras tillförlitligt vid rumstemperatur. Dessutom, de har upptäckt att för varje hål ("motgift"), tre magnetiska tillstånd kan konfigureras i ett magnetiskt perforerat rutnät i nanometer skala. Resultaten har publicerats i tidskriften Vetenskapliga rapporter .

Fysikern Rantej Bali från HZDR, tillsammans med forskare från Singapore och Australien, utformat en speciell rutstruktur i ett tunt koboltskikt för att programmera dess magnetiska egenskaper. Kollegor från National University i Singapore producerade nätet med en fotolitografisk process som liknar den som för närvarande används vid tillverkning av flis. Ungefär 250 nanometerstora hål, så kallade motgift, skapades med jämna mellanrum med mellanrum på endast 150 nanometer i koboltskiktet. För att kunna programmera det stabilt, Singapore -experterna följde Dresden -designen, som specificerade en metallskikttjocklek på cirka 50 nanometer.

Vid dessa dimensioner, kobolt -antidot -rutnätet visade intressanta egenskaper. Dr Balis team upptäckte att med hjälp av ett externt applicerat magnetfält, tre distinkta magnetiska tillstånd runt varje hål kan konfigureras. Forskarna kallade dessa tillstånd för "G", "C" och "Q." Dr Bali säger, "Genom att optimera antidotgeometrin, vi kunde visa att snurrarna, eller elektronernas magnetiska ögonblick, kan programmeras på ett tillförlitligt sätt runt hålen. "

Byggstenar för framtida logik

Eftersom de individuellt programmerbara hålen är placerade i ett magnetiskt metallskikt, nätgeometri har potentiell användning i datorer som skulle fungera med spinnvågor istället för elektrisk ström. "Snurrvågor liknar de så kallade mexikanska vågorna du ser på en fotbollsstadion. Vågen sprider sig genom stadion, men de enskilda fansen - i vårt fall, elektronerna - stanna kvar ", förklarar doktor Bali. Logikchips som använder sådana snurrvågor skulle använda mycket mindre ström än dagens processorer, eftersom ingen elektrisk ström är inblandad.

Många magnetiska tillstånd kan realiseras i det perforerade nätet så att spinnvågorna kan, till exempel, tilldelas specifika riktningar. Detta kan möjliggöra en högre bearbetningshastighet i framtida logikchips. "Våra perforerade nät kan också fungera som komponenter för framtida kretsar som arbetar med spinnvågor", säger doktor Bali. Doktoranden Tobias Schneider undersöker nu dynamiken som utvecklats av spinnvågorna i sådana perforerade nät. Bland andra aspekter, han deltar i utvecklingen av speciella datorprogram som möjliggör en komplex beräkning av magnetiska tillstånd i perforerade nät.