(Phys.org) — Nieuw werk van onderzoekers van UC Berkeley zou binnenkort de bouwstenen van moderne elektronica kunnen transformeren door nanomagnetische schakelaars een levensvatbare vervanging te maken voor de conventionele transistors die in alle computers worden aangetroffen.

Op halfgeleiders gebaseerde transistoren, de aan-uit-schakelaars die de stroom van elektriciteit sturen en het zenuwstelsel van een computer vormen, hebben grotere hoeveelheden stroom verbruikt bij steeds hogere temperaturen naarmate de verwerkingssnelheden toenemen. Al meer dan een decennium, onderzoekers zijn op zoek naar magneten als alternatief voor transistors omdat ze veel minder energie nodig hebben bij het schakelen. Echter, tot nu, de kracht die nodig is om het magnetische veld te genereren om de magneten te oriënteren, zodat ze gemakkelijk aan en uit kunnen klokken, heeft veel van de energiebesparingen teniet gedaan die zouden zijn behaald door afstand te doen van transistors.

Onderzoekers van UC Berkeley hebben deze beperking overwonnen door gebruik te maken van de speciale eigenschappen van de zeldzame, zwaar metaal tantaal.

In een artikel dat zondag online is gepubliceerd, 17 november in het journaal Natuur Nanotechnologie , de onderzoekers beschrijven hoe ze een zogenaamd Spin Hall-effect creëerden door nanomagneten te gebruiken die bovenop tantaaldraad werden geplaatst en vervolgens een stroom door het metaal te sturen. Elektronen in de stroom zullen willekeurig met de klok mee of tegen de klok in draaien. Wanneer de stroom door de atoomkern van tantaal wordt gestuurd, de fysieke eigenschappen van het metaal sorteren de elektronen van nature naar tegenovergestelde zijden op basis van hun draairichting. Dit creëert de polarisatie die onderzoekers hebben gebruikt om magneten in een logisch circuit te schakelen zonder dat een magnetisch veld nodig is.

"Dit is een doorbraak in het streven naar low-powered computing, " zei hoofdonderzoeker Sayeef Salahuddin, UC Berkeley assistent-professor elektrotechniek en computerwetenschappen. "Het stroomverbruik dat we zien is tot 10, 000 keer lager dan state-of-the-art schema's voor nanomagnetische computing. Onze experimenten zijn het proof of concept dat magneten ooit een realistische vervanging voor transistors kunnen zijn."