وباستخدام بديل لمكونات الإلكترونيات الدقيقة التقليدية، والمعروفة باسم مكونات "الإلكترونيات السبينية"، سيكون من الممكن تخزين المزيد من المعلومات بحجم أقل، ومعالجة المعلومات بشكل أسرع، واستهلاك طاقة أقل.
وباستخدام بديل للمكونات الإلكترونية الدقيقة التقليدية، والمعروفة باسم "مكونات الإلكترونيات السبينية"، سيكون من الممكن تخزين المزيد من المعلومات بحجم أقل، ومعالجة المعلومات بشكل أسرع، واستهلاك طاقة أقل.
أظهر باحثون من جامعة أوهايو لأول مرة استخدام دوران الإلكترون لقراءة وكتابة المعلومات داخل جهاز ذاكرة كمبيوتر بلاستيكي.
وباستخدام بديل للمكونات الإلكترونية الدقيقة التقليدية، والمعروفة باسم "مكونات الإلكترونيات السبينية"، سيكون من الممكن تخزين المزيد من المعلومات بحجم أقل، ومعالجة المعلومات بشكل أسرع، واستهلاك طاقة أقل.
في عدد أغسطس من المجلة العلمية Nature Materials، يصف الباحث Arthur J. Epstein وزملاؤه كيف تمكنوا من صنع مثل هذا النموذج الأولي لجهاز Spintronic البلاستيكي باستخدام الأساليب الشائعة حاليًا في صناعة الكمبيوتر.
في الوقت الحالي، لا يعد الجهاز أكثر من مجرد شريط رفيع من المغناطيس العضوي الأزرق المطلي بمادة مغناطيسية معدنية متصلة بقطبين من الرصاص. (المادة المغناطيسية المغناطيسية هي مغناطيس مصنوع من معدن يشبه الحديد. مغناطيس الثلاجة في المنزل هو نوع من المغناطيس). ومع ذلك، تمكن الباحثون من نقل المعلومات إليها لاسترجاعها عن طريق التحكم في دوران الإلكترونات بمساعدة المجال المغناطيسي.
ويصف الباحث، أستاذ الفيزياء والكيمياء في جامعة أوهايو، المادة بأنها هجين بين شبه موصل مكون من مواد عضوية وشبه موصل مكون من بوليمر مغناطيسي خاص. وعلى هذا النحو، فهو يشكل جسرًا بين أجهزة الكمبيوتر الحالية وأجهزة الكمبيوتر القائمة على الإلكترونيات السبينية والمصنوعة بالكامل من البوليمرات التي يأمل الباحثون في تطويرها في المستقبل.
تقوم المكونات الإلكترونية العادية بتشفير معلومات الكمبيوتر بناءً على رمز ثنائي من صفر وواحد، اعتمادًا على الموقف - ما إذا كان الإلكترون موجودًا في مساحة معينة من المادة في تلك اللحظة أم لا. ومع ذلك، فقد عرف الباحثون منذ فترة طويلة أن الإلكترونات يمكن استقطابها بحيث يتم ترتيبها في اتجاهات محددة، على غرار المغناطيس. يعرّفون هذا الاتجاه بأنه دوران - إما "دوران لأعلى" أو "دوران لأسفل" - ويستكشفون القدرة على إيجاد طريقة لتخزين المعلومات باستخدام الدوران. إن المكونات الإلكترونية القائمة على هذه الفكرة - والمعروفة باسم مكونات الإلكترونيات السبينية - ستسمح لأجهزة الكمبيوتر بتخزين ونقل كمية مضاعفة من المعلومات في كل إلكترون بكفاءة. ومع ذلك، فإن كثافة البيانات الأعلى ليست سوى جزء من القصة.
يوضح الباحث الرئيسي: "غالبًا ما يُنظر إلى الإلكترونيات السبينية على أنها وسيلة للحصول على مزيد من المعلومات من كل إلكترون، ولكن الحقيقة هي أنها وسيلة للوصول إلى الجيل التالي من الإلكترونيات". "يمكننا حل العديد من المشاكل المتأصلة في أجهزة الكمبيوتر اليوم باستخدام الإلكترونيات السبينية."
تستخدم الدوائر المطبوعة التقليدية كمية كبيرة من الطاقة. يؤدي نقل الإلكترونات من خلالها إلى توليد حرارة، ويتطلب الأمر قدرًا كبيرًا من الطاقة لتقليل هذه الحرارة. يقتصر مصنعو الرقائق على مدى قربهم من تجميع الدوائر معًا بسبب هذا السبب وراء ارتفاع درجة الحرارة.
ويشير الباحث إلى أن عكس دوران الإلكترون يتطلب طاقة أقل، ولا ينتج أي حرارة تقريبًا في هذه العملية. وهذا يعني أن أجهزة الإلكترونيات السبينية ستكون قادرة على العمل ببطاريات أصغر. إذا كانت مصنوعة من البلاستيك، فستكون أيضًا خفيفة الوزن ومرنة.
يوضح الباحث الرئيسي: "نود حقًا نقل المكونات الإلكترونية المتنقلة إلى إطار الدوران". "فكر في الجنود في ساحة المعركة الذين يتعين عليهم حمل البطاريات الثقيلة. إذا كان لدينا جهاز إلكتروني سبينتروني خفيف الوزن يعمل بمتطلبات طاقة أقل، وإذا تمكنا من صنع شاشة بوليمر مرنة، فيمكن للجنود والمستخدمين الآخرين ببساطة لفها وحملها معهم. ونحن نرى أن تكنولوجيا الهاتف المحمول هذه هي أساس قوي لمساعدة الناس."
ويعتبر البوليمر المغناطيسي شبه الموصل في هذه الدراسة، وهو الفاناديوم تيتراسيانويثانييد، أول مغناطيس عضوي قادر على العمل فوق درجة حرارة الغرفة، وقد طوره الباحث إبستاين وزملاؤه.
"إن إنجازنا الرئيسي هو أننا استخدمنا هذه المادة كمستقطب للدوران - أي أن المعلومات (الدوران لأعلى / الدوران للأسفل) الموجودة على الورقة يمكن حفظها أثناء استخدام مجال مغناطيسي صغير - وككاشف للدوران - أي، ويوضح الباحث أنه يمكن قراءة المعلومات المسجلة عليه. "نحن الآن أقرب إلى تطوير جهاز يتكون بالكامل من مواد عضوية."
في النموذج الأولي للجهاز، تصطدم الإلكترونات بالبوليمر، ثم يقوم المجال المغناطيسي بتوجيهها في شكل دوران لأعلى أو دوران لأسفل. وفي الخطوة التالية، تصل الإلكترونات إلى الطبقة المغناطيسية العادية، ولكن فقط إذا تم ترتيب دوران الإلكترونات في نفس الاتجاه. إذا كان اتجاهها غير مناسب، فهذا يعني أن هناك حاجزًا كبيرًا جدًا أمام مرور الإلكترونات. لذلك تمكن الباحثون من قراءة معلومات الدوران من أجهزتهم بناءً على وجود أو عدم وجود حاجز مرتفع.
تعليقات 3
هههه، المعلق 2.
فقط الأمر برمته لن يتحول إلى دورة واحدة كبيرة
يوضح الباحث الرئيسي: "نود بشدة نقل المكونات الإلكترونية المتنقلة إلى إطار الدوران". "فكر في الجنود في ساحة المعركة الذين يتعين عليهم حمل البطاريات الثقيلة. إذا كان لدينا جهاز سبينترونيك خفيف الوزن يعمل بمتطلبات طاقة أقل، وإذا تمكنا من صنع شاشة بوليمر مرنة، فيمكن للجنود والمستخدمين الآخرين ببساطة لفها وحملها معهم. ونحن نرى أن تكنولوجيا الهاتف المحمول هذه هي أساس قوي لمساعدة الناس." التكملة هي "قتل الآخرين..."