Revolutie in informatieverwerking: nieuwe methode voor spin-golfgeleiders!

Revolutie in informatieverwerking: nieuwe methode voor spin-golfgeleiders!

Een team van de universiteiten van Münster en Heidelberg heeft een baanbrekende methode ontwikkeld voor het produceren van spingolfgeleiders. Onder leiding van natuurkundige prof. dr. Rudolf Bratschitsch heeft het project tot doel energiebesparende oplossingen te vinden voor de steeds vaker benodigde AI-hardware. De dynamische toename van de vraag naar energie vertegenwoordigt een aanzienlijke uitdaging die moet worden overwonnen door middel van innovatieve technologieën. Het team vertrouwt op het gebruik van spingolven voor informatieverwerking, die bekend staan ​​om hun lagere energiebehoefte en die veelbelovende benaderingen van gegevensverwerking mogelijk maken.

De nieuwste ontwikkeling omvat het grootste netwerk van spingolfgeleiders dat tot nu toe is gemaakt, met maar liefst 198 kruisingen. De eigenschappen van deze spingolven, zoals golflengte en reflectie, kunnen nauwkeurig worden gecontroleerd, wat aanzienlijke vooruitgang in het onderzoek zou kunnen betekenen. Spingolven worden gegenereerd door wisselstroom toe te passen op magnetische materialen, waarbij yttrium-ijzer-granaat (YIG) als primair materiaal wordt gebruikt. Dit materiaal is vanwege de lage demping bijzonder geschikt en maakt een effectieve dataoverdracht mogelijk.

Technologische voordelen van yttrium-ijzer-granaat

YIG heeft zichzelf gevestigd als een sleutelcomponent in de ontwikkeling van nieuwe opslag- en informatietechnologieën. Natuurkundigen van de Martin Luther Universiteit Halle-Wittenberg hebben een proces ontwikkeld om YIG over te brengen naar een grote verscheidenheid aan materialen. Dit zou een revolutie teweeg kunnen brengen in de productie van snellere en energiezuinigere componenten voor gegevensopslag en informatieverwerking. Voorheen was de productie van YIG beperkt tot specifieke substraten, maar de nieuwe methode maakt de fabricage van brugachtige structuren mogelijk die vervolgens op andere materialen kunnen worden overgebracht.

De resultaten van deze studie zijn gepubliceerd in het tijdschrift “Angewandte Physik Briefe” en laten zien dat zelfs bij lage temperaturen goede resultaten kunnen worden behaald, wat belangrijk is voor toepassingen in de kwantummagnonics. De mogelijkheid om YIG-platen te verbinden met silicium, een van de meest voorkomende halfgeleiders in de elektronica, opent ook nieuwe horizonten voor hybride apparaten waarin spingolven worden gekoppeld aan elektrische golven of mechanische trillingen.

De toekomst van Magnon-spintronica

Magie houdt zich als wetenschappelijk vakgebied steeds meer bezig met het transport en de verwerking van informatie door middel van spingolven. De term ‘magnon’ beschrijft het kwantum van de spingolf die gepaard gaat met het omdraaien van een enkele spin. Magnon spintronica-onderzoek onderzoekt hoe op magnon gebaseerde databussen en verwerkingselementen kunnen worden ontwikkeld om zowel analoge als digitale informatie efficiënt te verwerken.

YIG dient niet alleen als een uitstekende magnetische isolator, maar ook als sleutel tot energie-efficiënte technologieën, omdat het de joule-energievrije transmissie en verwerking van spin-informatie mogelijk maakt. Ontwikkelingen op dit gebied beloven een nieuwe vorm van informatieverwerking die het energieverbruik in de toekomst aanzienlijk zou kunnen verminderen.

De successen van het team in Münster en Heidelberg, samen met de innovatieve benaderingen aan de Martin Luther Universiteit Halle-Wittenberg, duiden op een paradigmaverschuiving in de materiaalkunde en informatieverwerking. Deze vooruitgang zou de basis kunnen leggen voor de volgende generatie AI-hardware die niet alleen krachtig maar ook duurzaam is.

Het onderzoek werd gefinancierd door de Duitse Onderzoeksstichting als onderdeel van het Collaborative Research Center 1459 “Intelligent Matter”. Het onderzoek dat aan deze ontwikkelingen ten grondslag ligt, is gepubliceerd in het gerenommeerde tijdschrift ‘Nature Materials’. Dit benadrukt de aanzienlijke vooruitgang en het potentieel dat ligt in de diepgaande studie en toepassing van spingolven.