Створено магнітний логічний елемент з повністю електричним керуванням

Буквально з кожним роком наші комп’ютери стають все швидше і швидше, що істотно розширює ряд завдань, які можуть бути вирішені за їх допомогою. Однак, останнім часом помічається деякий спад щорічного зростання продуктивності комп’ютерів, що визначається так званим законом Гордона Мура, і відбувається це через те, що елементи традиційних кремнієвих чіпів наближаються за розмірами до меж обмежень, що накладаються фундаментальної фізикою. Таким чином, для збереження темпів зростання продуктивності комп’ютерів потрібна заміна вичерпали свої можливості кремнієвих технологій якимись альтернативними технологіями, і до такої альтернативної технології можна віднести використання магнітних вузлів логічних елементів замість звичайних електронних транзисторів.Група дослідників з Швейцарського федерального технологічного інституту (Swiss Federal Institute of Technology, ETH) і інституту імені Пола Шеррера розробили спосіб створення магнітного логічного вентиля, управління яким здійснюється виключно електричним способом шляхом використання так званої хиральности (дзеркального відображення) властивостей окремих магнітних областей. Це, в свою чергу, знімає необхідність використання зовнішніх магнітних полів, що раніше робило такі елементи надзвичайно складними, громіздкими і невідповідними для практичного використання.

Основою нових магнітних вузлів є так звана магнітна бігова пам’ять (magnetic racetrack memory), в якій крихітні провідники переміщаються за рахунок руху електронів по ним. Першим логічним елементом, створеним вченими, став вентиль НЕ, повністю змінює напрямки внутрішніх магнітних полів за допомогою електричного управління. Головним компонентом цього вентиля став найтонший провідник з немагнітної платини, покритий шаром магнітного кобальту, при цьому, магнітне поле шару кобальту було вирівняно перпендикулярно напрямку провідника. Виняток становили лише прикордонні області в зоні контакту платини і кобальтового покриття. При такій конфігурації приблизно в центрі провідника виникала так звана «стіна», зона, яка виконує роль тонкого магнітного діелектрика.

Коли на один з кінців платинового провідника було подано електричне поле, сформувався свого роду магнітний домен, який почав переміщатися в бік іншого кінця провідника. Коли цей домен «зіткнувся» зі стіною, він зруйнувався, а на іншій стороні цієї стіни виник новий домен, що продовжив рух, напрямок магнітної сили (магнітний момент) якого мав протилежне значення. І в результаті цього вийшов магнітний біт, стан якого можна встановлювати чисто електричним способом.

Вчені, використавши додаткові з’єднання і описані вище вентилі НЕ, створили логічний елемент І-НЕ, який є самим широко використовуваним і найпоширенішим з усіх базових логічних елементів. Цей пристрій є першим кроком до створення магнітних логічних елементів інших типів, які можуть стати основою магнітних процесорів, котрі мають потреби у зовнішніх магнітних полях. І, для того, щоб наблизити це все до області комерційного використання, вчені збираються продовжити дослідження, спрямовані на зменшення сили електричного струму, використовуваного для управління і зчитування стану магнітного логічного елемента.