انقلاب در مسیر تولید نسل جدید تراشه‌های کم‌مصرف و فوق‌هوشمند!

به گزارش مجله خبری نگار/برنا،با افزایش روزافزون کاربرد هوش مصنوعی در جهان، فشار سنگینی بر سامانه‌های انرژی وارد شده و نیاز به سخت‌افزار‌هایی با مصرف انرژی پایین‌تر به یکی از چالش‌های اصلی حوزه فناوری بدل شده است. در همین راستا پژوهشگران دانشگاه‌های مونستر و هایدلبرگ آلمان به رهبری رودولف براتشیش از دانشگاه مونستر، موفق به توسعه روشی نوآورانه برای ساخت شبکه موج‌بر اسپینی شده‌اند که می‌تواند اطلاعات را با بهره‌وری بالا و به شکلی پایدار منتقل کند.

به گزارش scitechdaily گروه تحقیقاتی توانست بزرگ‌ترین شبکه موج‌بر اسپینی ساخته‌شده تاکنون را طراحی و اجرا کند. افزون بر مقیاس گسترده این شبکه، آنها توانسته‌اند کنترل دقیقی بر رفتار امواج اسپینی درون شبکه اعمال کنند؛ از جمله تنظیم طول‌موج و نحوه بازتاب امواج در مرز‌های خاص. این دستاورد در مجله Nature Materials منتشر شده است.

امواج اسپینی چیستند و چگونه کار می‌کنند؟

اسپین الکترون کمیتی کوانتومی و نوعی تکانه زاویه‌ای ذاتی است که هم‌راستایی آنها در یک ماده، ویژگی‌های مغناطیسی آن را تعیین می‌کند. هنگامی که یک جریان متناوب به یک ماده مغناطیسی وارد شود و در نتیجه، میدان مغناطیسی متغیری ایجاد گردد، اسپین‌های درون ماده قادر به تولید موج اسپینی خواهند بود.

امواج اسپینی پیش‌تر نیز در ساخت اجزای منفردی نظیر گیت‌های منطقی (logic gates) که سیگنال‌های باینری ورودی را به خروجی باینری تبدیل می‌کنند، و همچنین مالتی‌پلکسر‌هایی که میان چند سیگنال ورودی یکی را انتخاب می‌کنند، استفاده شده‌اند. با این حال، این اجزا تاکنون به صورت یک مدار یکپارچه و بزرگ به هم متصل نشده بودند.

براتشیش در این‌باره می‌گوید: دلیل اصلی اینکه شبکه‌های بزرگ‌تر مشابه آنچه در الکترونیک استفاده می‌شود تاکنون در سامانه‌های موج اسپینی تحقق نیافته، به میرایی شدید امواج اسپینی در موج‌بر‌هایی مربوط می‌شود که اجزای منطقی را به هم متصل می‌کنند؛ به‌ویژه زمانی که عرض این موج‌بر‌ها کمتر از یک میکرومتر و در مقیاس نانو باشد.

استفاده از یاقوت آهنی ایتریوم برای کاهش میرایی

برای حل این مشکل پژوهشگران از ماده‌ای به نام یاقوت آهنی ایتریوم (YIG) استفاده کرده‌اند که در حال حاضر پایین‌ترین میزان میرایی را در میان مواد شناخته‌شده داراست. آنها با بهره‌گیری از پرتوی یونی سیلیکونی، موج‌بر‌های اسپینی را روی لایه‌ای به ضخامت ۱۱۰ نانومتر از این ماده مغناطیسی حک کردند و در نهایت شبکه‌ای متشکل از ۱۹۸ گره تولید نمودند.

روش جدید این گروه امکان ساخت ساختار‌های پیچیده با کیفیت بالا را به‌شکلی انعطاف‌پذیر، تکرارپذیر و دقیق فراهم می‌کند و گام مهمی در مسیر توسعه سخت‌افزار‌های کارآمد برای فناوری‌های هوش مصنوعی محسوب می‌شود.