تدور لم يتم الكشف عنها بعد

جهاز ذو أبعاد صغيرة تم تصنيعه في جامعة بار إيلان، يتألق في أحد المجالات الساخنة لتكنولوجيا النانو - الإلكترونيات السبينية. وهذا مجال جديد واعد سيمكن من إنتاج معالجات موفرة للطاقة مع مرور الوقت.

تخيل أنه في منتصف رحلة طيران طويلة، تقوم بإعداد مادة لاجتماع مهم سيعقد مباشرة بعد الرحلة ويتوقف جهاز الكمبيوتر الخاص بك - انتهى وقت نشاط البطارية. أو حالة أخرى - تصل إلى العميل، قم بتشغيل الكمبيوتر وتجد نفسك في الانتظار؛ متى ينزل الكمبيوتر؟! قد يكون لدى الدكتور عاموس شاروني من معهد تكنولوجيا النانو والمواد المتقدمة في جامعة بار إيلان إجابة على هذا السؤال. قد تؤدي الأبحاث التي يجريها إلى تقنية معالج جديدة ستكون أيضًا موفرة للطاقة وتسمح بالعمل لفترة أطول بعدة مرات من اليوم دون الحاجة إلى إيقاف تشغيل الكمبيوتر. اسم اللعبة هو Spintronics.

يوضح شاروني: "يكمن التحدي في الكشف عن الإمكانات غير المستغلة للإلكترون - الوحدة الأساسية للشحنة الكهربائية". "تعتمد جميع المنتجات الإلكترونية تقريبًا اليوم على استخدام الإلكترونات لإجراء العمليات الحسابية وتوفير الطاقة التشغيلية. تعتمد أجهزة الكمبيوتر، لغرض نقل المعلومات، على نقل الشحنة الكهربائية من خلال مادة شبه موصلة مثل السيليكون. ما هو أقل شهرة هو أنه بالإضافة إلى الشحنة، فإن الإلكترون مزود بخاصية أخرى تسمى "الدوران" - وهو نوع من المغناطيس الصغير المرتبط بالإلكترون. ويعتقد العلماء أن الدوران، وهو في الواقع أحد اتجاهين يمكن للإلكترون أن يتخذهما في وجود مجال مغناطيسي، يمكن استخدامه لإنتاج جيل جديد من أجهزة الكمبيوتر ذات الذاكرة العالية والقدرة الحسابية. يضيف شاروني: "نأمل في بحثنا أن نفهم بشكل أفضل كيفية إنتاج وقيادة وقياس خصائص الدوران".

من الأشياء التي تبطئ سرعة الحوسبة اليوم هو الوضع الذي يتم فيه فصل العناصر المسؤولة عن الذاكرة (RAM) والمعالجة الحسابية عن بعضها البعض. سوف تتيح شركة Spintronics الجمع بين الحوسبة والذاكرة السريعة في جهاز واحد. بالإضافة إلى ذلك فإن سبب بطء تشغيل الكمبيوتر هو الحاجة إلى نقل المعلومات من الذاكرة الدائمة البطيئة (القرص الصلب) إلى ذاكرة الوصول العشوائي السريعة (RAM) التي لا تعمل بدون كهرباء. في أجهزة Spintronics المدمجة، لن تكون هناك حاجة لتشغيل الكمبيوتر لأن المعلومات سيتم تخزينها في الذاكرة عالية السرعة وستكون متاحة للعمل الفوري. لقد أدت الإلكترونيات السبينية بالفعل إلى إنشاء ذكريات على قرص صلب بحجم ضخم (أكثر من تيرابت)، ومع ذلك، فإن الإمكانات الكامنة في الإلكترونيات السبينية أكبر بكثير ولم يتم استخدامها بعد.

يؤكد شاروني على أن هناك حاجة إلى إجراء بحث أساسي متعمق قبل الانتقال إلى خط إنتاج أول حاسوب إلكتروني إلكتروني. إحدى المشاكل الرئيسية هي أنه في مجال المواد المستخدمة اليوم، يكون الدوران غير مستقر وتميل الإلكترونات إلى "القفز" في كلا الاتجاهين بين القطبين المغناطيسيين. ومع ذلك، وهنا مساهمة شاروني، إذا تم العثور على مواد مناسبة وصنع منها جهاز ذو أبعاد صغيرة بما فيه الكفاية، فإن الخواص المغناطيسية للإلكترونات تكون مستقرة. كيف صغيرة هذا هو مجال النانو. النانومتر الواحد هو جزء من ألف من سمك الشعرة، ويجب أن تكون أبعاد المكونات عدة عشرات إلى مئات النانومترات. ويعمل شاروني وفريق من الباحثين بالفعل على هذا الأمر في مختبرات المعهد باستخدام أحدث معدات التصنيع والغرف النظيفة.

يوضح شاروني: "في عالم النانو، يمكننا التعرف على التأثيرات التي تختفي في الأبعاد الأكبر". "عندما يكون حجم المواد في نطاق بضعة نانومترات، يكون الدوران الإلكتروني مستقرًا وقابلاً للقياس. في مختبرنا، قمنا بتطوير عملية للحصول على طبقة رقيقة ننتج منها مادة متعددة الطبقات - شيء يشبه الساندويتش النانومتري، والذي يسمح لنا بالاستفادة من الاستقرار لإنتاج أجهزة إلكترونية قائمة على الدوران، مماثلة للأجهزة الإلكترونية. القرص الصلب للكمبيوتر، ولكن بقوة أكبر. وباستخدام هذه المواد والمفاهيم الجديدة، نأمل في زيادة إشارة أجهزة الإلكترونيات السبينية، والتي تعد حاليًا صغيرة جدًا وتحجب القدرة الإنتاجية للأجهزة المتكاملة.