Los dispositivos electrónicos como los transistores se están volviendo más pequeños y pronto alcanzarán los límites del rendimiento convencional en función de las corrientes eléctricas.
Los dispositivos basados en corrientes magnónicas, cuasi partículas asociadas con ondas de magnetización u ondas de giro, en ciertos materiales magnéticos, transformarían la industria, aunque los científicos necesitan comprender mejor cómo controlarlos.
Los ingenieros de la Universidad de California, Riverside, han dado un paso importante hacia el desarrollo de dispositivos magnónicos prácticos al estudiar, por primera vez, el nivel de ruido asociado con la propagación de la corriente de magnón.
El ruido o las fluctuaciones en el flujo de una corriente es una medida importante para determinar si un dispositivo electrónico es adecuado para aplicaciones prácticas. Debido a que el ruido interfiere con el rendimiento de un dispositivo, una mejor comprensión de cómo son los magnones ruidosos ayudará a los ingenieros a desarrollar mejores dispositivos.
Todos los componentes electrónicos existentes se basan en conductores de electricidad, como metales o semiconductores. A medida que los electrones se mueven a través de estos materiales, experimentan dispersión, lo que resulta en resistencia eléctrica, calentamiento y disipación de energía. Cuando la corriente pasa a través de un cable o semiconductor, elel calentamiento inevitable causa pérdida de energía. Los dispositivos y chips más pequeños con una mayor densidad de transistores aceleran la pérdida de energía debido al calentamiento. Los dispositivos que usan corrientes electrónicas convencionales están casi en el punto en que no pueden hacerse más pequeños.
Una nueva clase de materiales posee propiedades magnéticas que se originan a partir del espín, un tipo de momento innato. Los "trozos" individuales, o unidades de ondas de espín, se llaman magnones. Los magnones no son partículas verdaderas como los electrones, pero se comportan como partículas ypuede ser tratado como tal
Una onda de energía llamada onda de rotación puede moverse a través de un material eléctricamente aislante para transmitir energía sin mover electrones, como las personas que hacen la onda en un estadio. Esto significa que los magnones pueden propagarse sin generar mucho calor y perder mucha energía.
Un nuevo campo de la electrónica llamado magnonics intenta crear dispositivos para el procesamiento y almacenamiento de información, así como aplicaciones sensoriales, utilizando corrientes de magnones en lugar de electrones. Si bien el ruido electrónico se conoce desde hace mucho tiempo, nadie ha investigado el ruido magnónico-- hasta ahora.
Un equipo dirigido por Alexander Balandin, un distinguido profesor de ingeniería eléctrica e informática en el Colegio de Ingeniería Marlan y Rosemary Bourns de UC Riverside, creó un chip que generaba una corriente magnónica, u onda de giro, entre las antenas de transmisión y recepción.
Los experimentos revelaron que los magnones no son tan ruidosos a niveles de baja potencia. Pero a niveles de alta potencia, el ruido se volvió inusual, dominado por fluctuaciones amplias que los investigadores llamaron ruido de señal de telégrafo aleatorio que interferiría con el rendimiento de un dispositivo. El ruido era notablementediferente de la hecha por electrones e identifica limitaciones sobre cómo construir dispositivos magnónicos.
"Los dispositivos Magnonic deberían funcionar preferiblemente con niveles de baja potencia", dijo Balandin. "Se puede decir que el ruido de los magnones es discreto a baja potencia pero se vuelve alto y discreto a cierto umbral de potencia. Esto constituye el encanto discretode los dispositivos magnónicos. Nuestros resultados también nos indican posibles estrategias para mantener bajo el nivel de ruido ".
¿El descubrimiento de características de ruido inusuales inhibiría el desarrollo de dispositivos magnónicos?
"No, el objetivo del procesamiento de la información es ir a baja potencia", dijo Balandin.
Por ahora, el grupo de investigación de Balandin está llevando a cabo experimentos con componentes genéricos para comprender los fundamentos. Sus primeros dispositivos experimentales son relativamente grandes. Planean investigar los mecanismos físicos del ruido magnónico y probar una versión sustancialmente reducida de dichos dispositivos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Riverside . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :