Konventionella elektroniska apparater använder halvledarkretsar och de överför information med elektriska laddningar. Dock, sådana enheter pressas till sin fysiska gräns och tekniken står inför enorma utmaningar för att möta den ökande efterfrågan på hastighet och ytterligare miniatyrisering. Spinvågbaserade enheter, som använder kollektiva excitationer av elektroniska snurr i magnetiska material som bärare av information, har enorm potential som minnesenheter som är mer energieffektiva, snabbare, och högre kapacitet.
Medan spinnvågsbaserade enheter är ett av de mest lovande alternativen till nuvarande halvledarteknologi, Utbredning av spinnvågssignaler är anisotropisk till sin natur – dess egenskaper varierar i olika riktningar – vilket innebär utmaningar för praktiska industriella tillämpningar av sådana enheter.
Ett forskargrupp ledd av professor Adekunle Adeyeye från Institutionen för el- och datateknik vid NUS tekniska fakultet, har nyligen uppnått ett betydande genombrott inom spin wave information processing technology. Hans team har framgångsrikt utvecklat en ny metod för samtidig fortplantning av spinnvågssignaler i flera riktningar vid samma frekvens, utan behov av något externt magnetfält.
Med hjälp av en ny struktur som består av olika lager av magnetiska material för att generera spinnvågssignaler, detta tillvägagångssätt möjliggör operationer med extremt låg effekt, vilket gör den lämplig för enhetsintegrering samt energieffektiv drift vid rumstemperatur.
"Möjligheten att sprida spinnvågssignaler i godtyckliga riktningar är ett nyckelkrav för faktisk kretsimplementering. Därför, implikationen av vår uppfinning är långtgående och tar upp en viktig utmaning för industriell tillämpning av spinnvågsteknik. Detta kommer att bana väg för icke-avgiftsbaserad informationsbehandling och förverkligande av sådana enheter, "sa Dr Arabinda Haldar, som är den första författaren till studien och tidigare var forskare vid institutionen vid NUS. Dr Haldar är för närvarande assisterande professor vid Indian Institute of Technology Hyderabad.
Forskargruppen publicerade resultaten av sin studie i den vetenskapliga tidskriften Vetenskapliga framsteg den 21 juli 2017. Denna upptäckt bygger på en tidigare studie av teamet som publicerades i Naturnanoteknik 2016, där en ny anordning som kunde överföra och manipulera spinnvågssignaler utan behov av något yttre magnetfält eller ström utvecklades. Forskargruppen har lämnat patent på dessa två uppfinningar.
"Kollektivt, båda upptäckterna skulle möjliggöra on-demand-kontroll av spinnvågor, liksom lokal manipulation av information och omprogrammering av magnetiska kretsar, vilket möjliggör implementering av spinnvågsbaserad databehandling och koherent behandling av data, "sade prof. Adeyeye.
Går vidare, laget utforskar användningen av nya magnetiska material för att möjliggöra koherent långväga spinnvågssignalöverföring, för att främja tillämpningarna av spinnvågsteknologi.
