(Phys.org) —Nytt arbete av forskare vid UC Berkeley kan snart förvandla byggstenarna i modern elektronik genom att göra nanomagnetiska omkopplare till en hållbar ersättning för de konventionella transistorerna som finns i alla datorer.

Halvledarbaserade transistorer, på/av-knapparna som styr flödet av elektricitet och bildar en dators nervsystem, har förbrukat större delar av ström vid allt varmare temperaturer i takt med att bearbetningshastigheterna ökar. I mer än ett decennium, Forskare har eftersträvat magneter som ett alternativ till transistorer eftersom de kräver mycket mindre energibehov när de byter. Dock, tills nu, kraften som behövs för att generera magnetfältet för att orientera magneterna så att de enkelt kan klocka på och stängas av har motverkat mycket av energibesparingarna som skulle ha vunnits genom att flytta bort från transistorer.

UC Berkeley-forskare övervann denna begränsning genom att utnyttja de speciella egenskaperna hos de sällsynta, tungmetall tantal.

I en tidning publicerad online i söndags, 17 november, i journalen Naturens nanoteknik , forskarna beskriver hur de skapade en så kallad Spin Hall-effekt genom att använda nanomagneter placerade ovanpå tantaltråd och sedan skicka en ström genom metallen. Elektroner i strömmen kommer att snurra slumpmässigt i antingen medurs eller moturs riktning. När strömmen skickas genom tantals atomkärna, metallens fysikaliska egenskaper sorterar naturligt elektronerna till motsatta sidor baserat på deras rotationsriktning. Detta skapar polarisationsforskarna som utnyttjas för att byta magneter i en logisk krets utan behov av ett magnetfält.

"Detta är ett genombrott i strävan efter lågenergidatorer, " sade studiens huvudutredare Sayeef Salahuddin, UC Berkeley biträdande professor i elektroteknik och datavetenskap. "Strömförbrukningen vi ser är upp till 10, 000 gånger lägre än toppmoderna system för nanomagnetisk beräkning. Våra experiment är beviset på att magneter en dag kan vara en realistisk ersättning för transistorer."