Как часто можно наблюдать ситуацию, когда мешает шум вентиляторов, охлаждающих горячие микропроцессоры мобильных и обычных компьютеров и прочие электронные узлы. Благодаря новым исследованиям, проведенным учеными из Стэнфордского Университета (Stanford University), в недалеком будущем можно будет совсем избавиться от систем принудительного охлаждения. Ученые провели ряд экспериментов с давно уже известным материалом, теллуридом висмута, который, как оказалось, обладает целым рядом ранее неизвестных электрических характеристик. Благодаря этому материалу станет возможным воплощение в технологиях идей спинтроники.
Спинтроника (Spintronics), новая, находящаяся еще в младенческом возрасте, технология, которая позволяет манипулировать врашением электрона (спин) вокруг ядра атома. В отличие от традиционной электроники, где понятие логического 0 или 1 определяют наличие электрического тока или потенциала, спинтроника позволяет устанавливать и определять значение спина электрона, которое и является носителем единицы двоичной информации.
Материалы, использующиеся в области спинтроники, ученые называют топологическими изоляторами (topological insulators). Основным свойством этих материалов является отсутствие электрического сопротивления в приповерхностном слое материала, что позволяет избежать выделения тепла при прохождении электрического тока. Оказалось что, упомянутый выше, теллурид висмута тоже обладает свойством топологического изолятора.
Ученым неплохо известно явление нулевого сопротивления (сверхпроводимости) у некоторого количества чистых и компаундных материалов. Но, как правило, сверхпроводимость возникает при очень низких температурах, ниже -150°C. Топологические же изоляторы сохраняют свои свойства сверхпроводимости и при температурах, близких к температуре окружающей среды, поэтому становится возможным применение их в обычных условиях.
Теллурид висмута это материал простой в изготовлении и легко поддающийся обработке, поэтому он, возможно, станет основным материалом на основе которого будут разрабатываться новые технологии и приборы. Поскольку топологические изоляторы не выделяют никакого тепла, это означает, что меньше энергии будет требоваться для работы устройств на их основе, станут достижимы более высокие тактовые частоты работы устройств и многие другие вещи.
По всей видимости, в первую очередь технологии спинтроники найдут свое применение в качестве устройств хранения информации и оперативной памяти нового типа (MRAM, Magnetic RAM, или Магнитная RAM). Это следует из того факта, что с помощью спинтроники можно достичь невероятных в нынешнее время значений плотности хранения информации. Далее последует разработка и первых логических элементов и схем, которые станут основой для микросхем и микропроцессоров будущего – холодных и очень быстрых.
Источник: