Sadece birkaç on yıl içinde, dijital verilerin artış hacminin dünyanın en büyük enerji tüketicilerinden birini oluşturacağı öngörülmektedir. Şimdi, İsveç’teki Chalmers Teknoloji Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, paradigmayı değiştirebilecek bir atılım yaptılar: iki karşıt manyetik kuvvetin bir arada var olmasını sağlayan atomik olarak ince bir malzeme – bellek cihazlarındaki enerji tüketimini 10 kat daha fazla azaltır.
Bu keşif, yapay zeka, mobil teknoloji ve gelişmiş veri işleme için yeni nesil ultra verimli, güvenilir bellek çözümlerinin yolunu açabilir.
“Bir arada var olan Van der Waals Manyetik Siparişler Alansız Spin-Orbit Tork Mıknatıslama Dinamikleri” makalesi yayınlandı. Gelişmiş Malzemeler.
Hafıza birimleri, AI sistemleri, akıllı telefonları, bilgisayarları, özerk araçları, ev aletlerini ve tıbbi cihazları (akıllı telefonlar, bilgisayarlar, özerk araçlar ve tıbbi cihazlar gibi işleyen ve depolayan neredeyse tüm modern teknolojilerdeki temel bileşenlerdir. Manyetizma, dijital belleğin evriminde kilit bir oyuncu olarak ortaya çıktı.
Araştırmacılar, dış alanlar ve elektrik akımları altındaki manyetik malzemelerdeki elektronların davranışını kullanarak daha hızlı, daha küçük ve daha enerji tasarruflu bellek yongaları tasarlayabilirler.
Ancak, depolanan, işlenen ve iletilen veri hacmi katlanarak büyüyor. Birkaç on yıl içinde, küresel enerji tüketiminin yaklaşık% 30’unu oluşturması öngörülmektedir. Bu, tamamen yeni teknolojik fırsatların kilidini açarken, çok daha fazla enerji tasarruflu bellek birimleri oluşturmak için yeni yaklaşımlar için acil bir aramaya yol açtı.
Şimdi, Chalmers ekibi, dünyada yeni, katmanlı bir malzemenin iki farklı manyetik kuvveti nasıl birleştirdiğini ve hafıza cihazlarında enerji tüketiminde 10 kat azalmayı sağlayan ilk kişi.
“Manyetik emirlerin bu bir arada bulunmasını tek, ince bir malzemede bulmak bir atılımdır. Özellikleri, AI, mobil cihazlar, bilgisayarlar ve gelecekteki veri teknolojileri için ultra verimli bellek yongaları geliştirmek için son derece uygun hale getirir.”
Manyetik cazibe
Fizik ve mühendislikte, iki temel manyetik durum tipik olarak dikkate alınır: ferromanyetizma ve antiferromanyetizma. Ferromanyetizma, demir, nikel veya kobalt gibi malzemeleri çeken tanıdık fenomendir (günlük mıknatıslarda görülür). Bu durumda, elektronlar, dışsal olarak görülebilen birleşik bir manyetik alan yaratarak, oluşumdaki askerler gibi eşit olarak hizalanır.
Buna karşılık, antiferromanyetizma, karşıt dönüşlerle elektronları içerir ve manyetik durumlarının birbirlerini iptal etmesine neden olur. Bu iki karşıt gücü birleştirmek, önemli bilimsel ve teknik avantajlar sunarak onları bilgisayar belleği ve sensörler için mükemmel hale getirir. Ancak şimdiye kadar, bu sadece çok katmanlı yapılarda farklı ferromanyetik ve antiferromanyetik malzemeleri istifleyerek mümkün olmuştur.
“Bu karmaşık, çok katmanlı sistemlerden farklı olarak, her iki manyetik kuvveti tek, iki boyutlu bir kristal yapıya entegre etmeyi başardık. Mükemmel bir şekilde önceden monte edilemeyen bir manyetik sistem gibidir-araştırmacılar, bu kavramı kovalayan bu kavramı kovaladığından beri, bu kavramı kovaladığından beri, karförün ilk kez uygulandığından beri,” diyor, Keşifli Profesör, “diyor, Kişisel ve Keşişli Profesörler, Kritum ve Kraletin ilk uygulandığı için,” diyor Saroj P. Dash.
Eğik manyetizma enerji tüketimini 10 kat keser
Bilgi depolamak için bellek aygıtları elektronların yönünü bir malzemede değiştirmelidir. Geleneksel malzemelerle, bu tipik olarak elektron yönünü değiştirmek için harici bir manyetik alan gerektirir. Bununla birlikte, Chalmers’ın yeni malzemesi, içsel bir kuvvet yaratan ve eğimli genel manyetik hizalama yaratan karşıt manyetik kuvvetlerin yerleşik bir kombinasyonuna sahiptir.
Zhao, “Bu eğim, elektronların herhangi bir harici manyetik alana ihtiyaç duyulmadan yönünü hızlı ve kolay bir şekilde değiştirmesine izin veriyor. Güç aç dış manyetik alanlara olan ihtiyacı ortadan kaldırarak güç tüketimi 10 faktör azalabilir.”
Daha basit üretim, daha fazla güvenilirlik
Malzeme, hem manyetik hem de manyetik olmayan elementlerden (kobalt, demir, germanyum ve tellür) yapılmış ve ferromanyetizma ve antiferromanyetizmin tek bir yapıda bir arada bulunmasına izin veren manyetik bir alaşıma sahiptir. Bu yüksek verimli bellek cihazlarında, iki boyutlu kristallerin filmleri katmanlar halinde istiflenir. Kimyasal bağlarla bir arada tutulan geleneksel malzemelerin aksine, bu katmanlar van der Waals kuvvetlerine bağlıdır.
Prof. Dash, “Çoklu manyetik davranışlara sahip bir malzeme, çok katmanlı yığınlardaki arayüz sorunlarını ortadan kaldırır ve üretimi çok daha kolaydır. Daha önce, birden fazla manyetik filmin istiflenmesi, güvenilirliği ve karmaşık cihaz üretimini tehlikeye atan arayüzlerde sorunlu dikişler getirir.” Diyor Prof.
