Все знают, что современная электроника основана на транзисторах. Это полупроводниковые устройства, которые переключают заряды электронов. За счет этого переключения происходят все вычисления. Так сейчас работает вся микроэлектроника, начиная от микроволновок и заканчивая космическими кораблями.
На сегодняшний день эта традиционная электроника на основе кремния достигла своего технологического предела, – минимизировать кремниевые транзисторы, которые уже достигают размера меньше нанометра, становится все сложнее.
Ученые ищут новые концепции. Одно из предложений — использовать не заряд электрона, а только его спин – магнитный момент (движения) электрона. Весь мир сейчас говорит о спиновых транзисторах, которые уже называют основой электроники будущего, — они будут очень быстродействующими и потреблять мало энергии, может быть, в тысячи раз меньше современных компьютеров.
Проблема в том – что должно стать материалом для спиновых транзисторов? Ведь они должны обладать двумя свойствами – быть сверхтонкими на нано-уровне (для этого может подойти двумерный материал графен, толщиной в один атом (0,1 нм) и магнитными, поскольку спин может создаваться только при помощи магнита.
Справка «МК». За создание графена в 2010 году двое российских ученых – Андрей Гейм и Константин Новоселов получили Нобелевскую премию.
Поскольку графен не обладает магнитным свойством, основная задача ученых во всем мире – придумать, как наделить его таким качеством.
Как сообщили «МК» в Минобрнауки России, один из предполагаемых сотрудниками КФУ способов – бомбардировка поверхности графена атомами железа. Часть атомов задерживается в решетке графена (он обладает хорошими абсорбционными свойствами), и таким образом немагнитный графен приобретает магнитные свойства.
Любопытно, что не так давно о примерно таком же способе, но с использованием вместо атомов железа атомов гадолиния (компонента магнитных сплавов), сообщили ученые Курчатовского института.
— У гадолиния больше величина спина, – соответственно, на перемагничивание ему надо затрачивать больше энергии, чем нашему, – объясняет нам разницу между разработкой КФУ и Курчатовского института один из авторов работы, ведущий научный сотрудник НИЛ «Квантовые симуляторы» Айрат Киямов. – Зато спиновый транзистор с использованием гадолиния более надежен с точки зрения помехоустойчивости.
Управляемое поглощение магнитных атомов на поверхности графена открывает новые горизонты в создании медтехники и квантовых компьютеров. Ученые уверены, что более высокая скорость и меньшее потребление энергии приведут к кардинальным изменениям в развитии вычислительной техники.
Источник: mk.ru
