Wetenschappers van het Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) hebben laten zien hoe een kobaltrooster betrouwbaar kan worden geprogrammeerd bij kamertemperatuur. In aanvulling, ze hebben ontdekt dat voor elk gaatje ("tegengif"), drie magnetische toestanden kunnen worden geconfigureerd in een magnetisch geperforeerd raster op nanometerschaal. De resultaten zijn gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschappelijke rapporten .

Natuurkundige Rantej Bali van de HZDR, samen met wetenschappers uit Singapore en Australië, ontwierp een speciale rasterstructuur in een dunne laag kobalt om de magnetische eigenschappen te programmeren. Collega's van de National University in Singapore produceerden het raster met behulp van een fotolithografisch proces dat vergelijkbaar is met het proces dat momenteel wordt gebruikt bij de fabricage van chips. Ongeveer 250 nanometer grote gaten, zogenaamde antidota, werden met regelmatige tussenpozen gecreëerd met tussenruimten van slechts 150 nanometer in de kobaltlaag. Om het stabiel te kunnen programmeren, de experts uit Singapore volgden het ontwerp van Dresden, die een metaallaagdikte van ongeveer 50 nanometer specificeerde.

Bij deze afmetingen het kobalt tegengifraster vertoonde interessante eigenschappen. Het team van Dr. Bali ontdekte dat met behulp van een extern aangelegd magnetisch veld, drie verschillende magnetische toestanden rond elk gat zouden kunnen worden geconfigureerd. De wetenschappers noemden deze toestanden "G", "C" en "Q." Dr. Bali zegt, "Door de tegenpuntgeometrie te optimaliseren, konden we laten zien dat de spins, of de magnetische momenten van de elektronen, betrouwbaar rond de gaten kunnen worden geprogrammeerd."

Bouwstenen voor toekomstige logica

Omdat de individueel programmeerbare gaten zich in een magnetische metalen laag bevinden, de rastergeometrie heeft potentieel gebruik in computers die zouden werken met spingolven in plaats van met elektrische stroom. "Spingolven zijn vergelijkbaar met de zogenaamde Mexicaanse golven die je in een voetbalstadion ziet. De golf plant zich voort door het stadion, maar de individuele fans - in ons geval, de elektronen - blijven zitten", legt dr. Bali uit. Logische chips die dergelijke spingolven gebruiken, zouden veel minder stroom verbruiken dan de huidige processors, omdat er geen elektrische stroom in het spel is.

In het geperforeerde raster kunnen veel magnetische toestanden worden gerealiseerd, zodat de spingolven kunnen, bijvoorbeeld, specifieke aanwijzingen krijgen. Dit zou een hogere verwerkingssnelheid in toekomstige logica-chips mogelijk kunnen maken. "Onze geperforeerde roosters zouden ook kunnen dienen als componenten voor toekomstige circuits die met spingolven werken", zegt dr. Bali. Promovendus Tobias Schneider doet nu onderzoek naar de dynamiek die de spingolven in dergelijke geperforeerde roosters ontwikkelen. Onder andere aspecten, hij werkt mee aan de ontwikkeling van speciale computerprogramma's die de complexe berekening van de magnetische toestanden in geperforeerde roosters mogelijk maken.