Elektronika kvantově

6.12.2018
Citace:
S.Manipatruni et al., Scalable energy-efficient magnetoelectric spin–orbit logic. Nature, 2018; DOI: 10.1038/s41586-018-0770-2
Zdroj
Struktura MESO BiFeO3, šedé jsou kationy bismutu 3+, červený je kation železa 3+ a modré jsou anionty kyslíku 2-. Zelená šipka ukazuje orientaci elektrického dipólu, hnědá magnetického momentu v závislostí na vnějším elektrickém poli.

Zásadně snížit spotřebu i zmenšit rozměry mikroelektronických zařízení může nový kvantový materiál, založený na oxidu bismutito-železitém BiFeO3. Krystalovou strukturu vidíme na obrázku. Kation železa Fe3+ v centru je poněkud vychýlen ze středu, takže s anionty kyslíku O2- vytváří elektrický dipól. Interakce s okolními spiny atomů stabilizuje polohu jak elektrického dipólu, tak magnetického momentu. Otočíme-li vnějším elektrickým polem dipól, převrátí se i magnetický moment. A máme materiál, který může existovat ve dvou stavech 0 a 1, základ současné digitální mikroelektroniky.

Obvody založené na popsaném MESO (magneto-electric spin-orbit) principu mohou spotřebovat až 100 x méně energie a zabrat pětinu objemu než v současnosti nejrozšířenější technologie CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor) založená na polovodičích. Ian A. Young z Intel Corporation o objevu svého týmu říká: „Hledáme revoluční a ne evoluční přístup pro výpočty v době po CMOS. MESO je založen na nízkonapěťových obvodech a nízkonapěťových magneto-elektrických jevech a přináší kvantové materiály jako inovaci“

BiFeO3. patří mezi tzv. multiferoické materiály (multiferroics), u kterého je feromagnetické (ferromagnetic) a feroelektrické (ferroelectric) chování navzájem propojeno (coupling). Feroelektrickými nazýváme takové materiály, které díky své struktuře vykazují elektrickou polarizaci, kterou však můžeme změnit vložením vnějšího elektrického pole. Změny přetrvávají i po jeho vymizení. Jako feromagnetické označujeme materiály, např. železo, pokud v nich nacházíme magnetické neboli Weissovy domény, oblasti se shodně orientovanými magnetickými dipóly, tedy atomy s vlastním nepatrným magnetickým polem. Vnější magnetické pole domény zorientuje podle směru působení, čímž vznikne permanentní magnetizace, která přetrvá i po vypnutí vnějšího pole.

Obecně jako multiferoický označujeme takový materiál, u které se objevuje kombinace nejméně dvou ze tří vlastností: feromagnetismus, feroelektřina a feroelasticita (ferroelasticity). Jde o jev, kdy vložená vnější mechanická síla vyvolá takové změny krystalové struktury, že pnutí přetrvá i po jejím odstranění. Multiferoické materiály nejsou příliš běžné a známe je teprve od začátku tisíciletí.

 
Odeslat komentář k článku "Elektronika kvantově "



Opište text z obrázku:

Odeslat článek "Elektronika kvantově " e-mailem

Diskuse/Aktualizace