;
Наука 14 мая 2022

Новое свойство магнетизма позволит создать более мощные и холодные микрочипы

Далее

Ученые из Копенгагенского университета открыли фундаментальное свойство магнетизма, которое позволит создать новое поколение более мощных и менее горячих компьютеров. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Исследователи из Института Нильса Бора Копенгагенского университета доказали существование магнитного аналога блоховских колебаний. В своей работе физики показали, что доменные стенки в ферромагнитной цепочке с легкими осями ведут себя, как квазичастицы, которые под воздействием магнитного поля совершают колебательные движения.

Исследователи объясняют, что магнитные материалы не обязательно ориентированы однородно: области с северным и южным магнитными полюсами могут существовать рядом. Эти области называются доменами, а граница между доменами — доменной стенкой. Хотя доменная стенка не является физическим объектом, она, как отмечают физики, обладает рядом свойств частиц. 

«Хорошо известно, что можно изменить положение доменной стенки, применив магнитное поле. Первоначально она будет реагировать на воздействие как физический объект, который подвергается гравитации и ускоряется, пока не упадет на поверхность. Однако в квантовом мире действуют другие законы», — объясняет профессор Ким Лефманн, соавтор исследования.

Ученые показывают, что на квантовом уровне квазичастицы, доменные стенки, ведут себя одновременно как объекты и как волны. Волновые свойства подразумевают, что ускорение замедляется по мере того, как доменная стенка взаимодействует с атомами в окружающей среде. Вскоре ускорение полностью прекратится, и положение стенки начнет колебаться».

Аналогичное явление наблюдается для электронов. Оно называется блоховскими колебаниями в честь физика и лауреата Нобелевской премии Феликса Блоха, открывшего их в 1929 году. Как отмечают авторы новой работы еще в 1996 году швейцарские физики-теоретики предположили, что аналог блоховских колебаний может существовать в магнетизме. Однако подтвердить эту гипотезу удалось только сейчас.

Ученые полагают, что новое свойство магнетизма может быть полезно в развитии компьютеров. Колебательные свойства доменных стенок, как считают физики, можно использовать для создания магнитных компьютеров, в которых доменные стенки заменят электроны для передачи информации.

Функция компьютера заключается в передаче электрического тока через микрочип. Хотя количество крошечное, ток будет не только передавать информацию, но и способствовать нагреву чипа. Когда у вас есть огромное количество плотно упакованных компонентов, тепло становится проблемой. Это одна из причин, по которой мы достигли предела сжатия компонентов. Компьютер, основанный на магнетизме, позволит избежать проблемы перегрева.

Ким Лефманн, профессор физики из Института Нильса Бора Копенгагенского университета и соавтор исследования

Читать далее

Американский спутник «разглядел» с Земли необычное послание

Опубликовано видео с ракеты, которую запустили из экспериментального ускорителя

Чудовище в центре нашей Галактики: посмотрите на фото черной дыры в Млечном Пути