Revolution inden for informationsbehandling: Ny metode til spin-bølgeledere!

Revolution inden for informationsbehandling: Ny metode til spin-bølgeledere!

Et team fra universiteterne i Münster og Heidelberg har udviklet en banebrydende metode til fremstilling af spin-bølgeledere. Under ledelse af fysiker prof. Dr. Rudolf Bratschitsch har projektet til formål at finde energibesparende løsninger til den stadig mere nødvendige AI-hardware. Den dynamiske stigning i energiefterspørgslen repræsenterer en væsentlig udfordring, som bør overvindes gennem innovative teknologier. Holdet er afhængig af brugen af ​​spin-bølger til informationsbehandling, som er kendt for deres lavere energibehov og muliggør lovende tilgange til databehandling.

Den seneste udvikling omfatter det største netværk af spin-bølgeledere skabt til dato, omfattende 198 krydsninger. Egenskaberne af disse spin-bølger, såsom bølgelængde og refleksion, kan kontrolleres præcist, hvilket kunne repræsentere betydelige fremskridt inden for forskning. Spin-bølger genereres ved at anvende vekselstrøm til magnetiske materialer ved at bruge yttriumjerngranat (YIG) som det primære materiale. Dette materiale er særligt velegnet på grund af dets lave dæmpning og muliggør effektiv datatransmission.

Teknologiske fordele ved yttriumjerngranat

YIG har etableret sig som en nøglekomponent i udviklingen af ​​nye lagrings- og informationsteknologier. Fysikere ved Martin Luther University Halle-Wittenberg har udviklet en proces til at overføre YIG til en bred vifte af materialer. Dette kan revolutionere produktionen af ​​hurtigere og mere energieffektive datalagrings- og informationsbehandlingskomponenter. Tidligere var produktionen af ​​YIG begrænset til specifikke substrater, men den nye metode tillader fremstilling af brolignende strukturer, som derefter kan overføres til andre materialer.

Resultaterne af denne undersøgelse blev publiceret i tidsskriftet "Angewandte Physik Briefe" og viser, at gode resultater kan opnås selv ved lave temperaturer, hvilket er vigtigt for anvendelser inden for kvantemagnonic. Muligheden for at binde YIG-plader til silicium, en af ​​de mest almindelige halvledere i elektronik, åbner også nye horisonter for hybride enheder, hvor spin-bølger er koblet med elektriske bølger eller mekaniske vibrationer.

Fremtiden for magnon spintronics

Magnics som et videnskabeligt felt er i stigende grad optaget af transport og behandling af information gennem spin-bølger. Udtrykket "magnon" beskriver mængden af ​​spin-bølgen forbundet med vendingen af ​​et enkelt spin. Magnon spintronics forskning undersøger, hvordan magnon-baserede databusser og behandlingselementer kan udvikles til effektivt at håndtere både analog og digital information.

YIG fungerer ikke kun som en fremragende magnetisk isolator, men også som en nøgle til energieffektive teknologier, da det muliggør joule-energifri transmission og behandling af spin-information. Udviklingen på dette område lover en ny form for informationsbehandling, der kan reducere energiforbruget markant i fremtiden.

Holdets succeser i Münster og Heidelberg signalerer sammen med de innovative tilgange på Martin Luther University Halle-Wittenberg et paradigmeskifte inden for materialevidenskab og informationsbehandling. Disse fremskridt kan lægge grundlaget for den næste generation af AI-hardware, der ikke kun er kraftfuld, men også bæredygtig.

Forskningen blev finansieret af den tyske forskningsfond som en del af Collaborative Research Center 1459 "Intelligent Matter". Undersøgelsen, der danner grundlaget for denne udvikling, blev offentliggjort i det anerkendte tidsskrift "Nature Materials". Dette fremhæver de betydelige fremskridt og potentiale, der ligger i den dybdegående undersøgelse og anvendelse af spin-bølger.