Perkembangan di bidang spintronics menjanjikan lebih cepat,

Komputer dan telepon pintar memiliki jenis memori yang berbeda, yang bervariasi dalam kecepatan dan efisiensi daya tergantung di mana mereka digunakan dalam sistem. Biasanya, komputer yang lebih besar, terutama yang berada di pusat data, akan menggunakan banyak hard drive magnetik, yang sekarang kurang umum di sistem konsumen. Teknologi magnetik yang didasarkan pada ini menyediakan kapasitas yang sangat tinggi, tetapi tidak memiliki kecepatan memori sistem solid state. Perangkat berbasis teknologi spintronic yang akan datang mungkin dapat menjembatani kesenjangan itu dan secara radikal meningkatkan kinerja teoretis perangkat elektronik klasik.

Profesor Satoru Nakatsuji dan Project Associate Professor Tomoya Higo dari Departemen Fisika di Universitas Tokyo, bersama dengan tim mereka, menjelajahi dunia spintronics dan bidang terkait lainnya dari fisika keadaan padat — secara umum, fisika benda yang berfungsi tanpa bergerak. Selama bertahun-tahun, mereka telah mempelajari jenis bahan magnetik khusus, beberapa di antaranya memiliki sifat yang sangat tidak biasa. Anda akan akrab dengan feromagnet, karena ini adalah jenis yang ada di banyak aplikasi sehari-hari seperti hard drive komputer dan motor listrik – Anda mungkin bahkan memiliki beberapa yang menempel di lemari es Anda. Namun, yang lebih menarik bagi tim adalah bahan magnetik yang lebih tidak jelas yang disebut antiferromagnet.

“Seperti feromagnet, sifat magnetik antiferromagnet muncul dari perilaku kolektif partikel komponennya, khususnya putaran elektronnya, sesuatu yang analog dengan momentum sudut,” kata Nakatsuji. “Kedua bahan tersebut dapat digunakan untuk mengkodekan informasi dengan mengubah kelompok partikel penyusun yang terlokalisasi. Namun, antiferromagnet memiliki keunggulan yang berbeda dalam kecepatan tinggi di mana perubahan pada keadaan putaran penyimpanan informasi ini dapat dibuat, dengan biaya peningkatan kompleksitas. “

“Beberapa perangkat memori spintronic sudah ada. MRAM (magnetoresistive random access memory) telah dikomersialkan dan dapat menggantikan memori elektronik dalam beberapa situasi, tetapi didasarkan pada ferromagnetic switching,” kata Higo. “Setelah percobaan dan kesalahan yang cukup besar, saya yakin kami adalah yang pertama melaporkan peralihan status putaran yang berhasil dalam bahan antiferromagnetik Mn3Sn dengan menggunakan metode yang sama seperti yang digunakan untuk feromagnet di MRAM, artinya kami telah membujuk zat antiferromagnetik untuk bertindak sebagai perangkat memori sederhana.”

Metode switching ini disebut switching spin-orbit torque (SOT) dan menyebabkan kegembiraan di sektor teknologi. Ini menggunakan sebagian kecil dari kekuatan untuk mengubah keadaan sedikit (1 atau 0) dalam memori, dan meskipun percobaan para peneliti melibatkan pengalihan Mn mereka.3Sn sampel hanya dalam beberapa milidetik (seperseribu detik), mereka yakin bahwa peralihan SOT dapat terjadi pada skala picosecond (triliun detik), yang akan menjadi urutan besarnya lebih cepat daripada kecepatan switching dari keadaan saat ini- chip komputer elektronik mutakhir.

“Kami mencapai ini karena bahan unik Mn3Sn,” kata Nakatsuji. “Terbukti jauh lebih mudah untuk bekerja dengan cara ini daripada bahan antiferromagnetik lainnya.”

“Tidak ada buku aturan tentang cara membuat bahan ini. Kami bertujuan untuk membuat kisi kristal murni dan datar dari Mn3Sn dari mangan dan timah menggunakan proses yang disebut epitaksi berkas molekuler,” kata Higo. “Ada banyak parameter untuk proses ini yang harus disempurnakan, dan kami masih menyempurnakan proses untuk melihat bagaimana skalanya jika itu menjadi metode industri suatu hari nanti.”

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Universitas Tokyo. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

Komputasi Seluler