Išbandyti "nanovamzdelio" kompiuterio loginiai elementai • Andrejus Sidorenko • Mokslo naujienos apie "Elementus" • Nanotechnologijos, informacinės technologijos

Išbandyti loginiai „nanoviruso“ kompiuterio elementai

Britanijos mokslininkai siūlo naudoti nanovirusus naujos kartos kompiuteriams kurti. Tokių kompiuterių loginių elementų veikimo principas grindžiamas magnetinių sienelių judesiu minkštųjų magnetinių medžiagų..

Pav. 1. Elemento "Logical NOT" schema ant magnetinio nanovamzdelio

Yra žinoma, kad feromagnetinė medžiaga esant temperatūrai, viršijančiai tam tikrą kritinę vertę (Curie temperatūra), yra padalinta į makroskopinius regionus (magnetiniai domenai), kurių įmagnetinimas yra lygus dydžiui, bet turi skirtingas kryptis. Perėjant iš vieno srities į kitą, įmagnetinimo kryptis nesikeičia staiga, bet nuolat: įmagnetinimo vektoriaus sukimas turi būti laipsniškas. Toks perėjimo sluoksnis, atskiriantis gretimus domenus su įvairiomis magnetizacijos vektoriaus kryptimis, vadinamas domeno siena arba siena. Jei kristalas pritvirtintas prie išorinio magnetinio lauko, pasikeis ribos tarp domenų, dėl ko padidės kai kurių sričių dydis ir sumažės kiti. Mokslininkai siūlo naudoti šį efektą, norint sukurti loginius elementus [1, 2].

Nanowire formos anisotropija lemia tai, kad magnetizavimo vektorius yra palei laidą ir gali turėti tik dvi kryptis, kurios sudaro dvejetainės logikos pagrindą. Siena tarp domenų su dviem priešingai nukreiptais magnetizavimais yra tam tikras signalo jungiklis. Jūs galite perkelti sieną išoriniu magnetiniu lauku palei laidą. Naudojant magnetinį lauką, besisukantį bandinio plokštumoje, galima pasiekti domeno sienos judėjimą sudėtingoje magnetinių laidų sistemoje.

On ryžiai 1a rodo elementą "logiškas NE", pastatytas naudojant magnetinius nanovamzdžius. Tarkime, kad magnetinis laukas sukasi prieš laikrodžio rodyklę bandinio plokštumoje. Pavyzdžiui, logiška "1" reiškia, kad būsena yra imama, kai įmagnetinimo vektorius yra nukreiptas domeno sienos judėjimo kryptimi. Keičiant magnetinio lauko kryptį nuo Hx į Hy domeno siena persikelia nuo įėjimo P (ryžiai 1b), eina per pirmąjį kampą tarp dviejų laidų ir ateina į Q (ryžiai 1c) Dabar ryšys P-Q bus nuolat užmigdomas (be domeno ribos). Jei magnetinis laukas ir toliau sukasi iki -Hx, domeno siena persikels per antrąjį kampą (ryžiai 1g) ir bus išleistas R (ryžiai 1e), nustatydamas nuolatinį magnetizavimą tarp P ir Q. Taigi magnetizavimas iš karto po laidų prijungimo taško bus nukreiptas priešingai prie įjungimo taško įmagnetinimo, t. y. bus realizuota loginio neigiamo veikimo funkcija.

Pav. 2 Elementas "Logical NOT", įdiegtas permalloy nanowire, ir jo darbo rezultatas

Kaip darbo medžiaga nanovamzdžių loginių elementų kūrimui, magnetiškai minkštas permallojas, turintis plokščią nanovamzdį (ryžiai 2a), susidariusios domeno sienos, kurių numatomas storis yra apie 100 nm. Magnetizacijos vektoriaus pokyčių matavimai buvo atlikti naudojant magnetopatišką Kerr efektą kambario temperatūroje. Šio elemento rezultatas parodytas ryžiai 2b. Lauko svyravimų dažnis buvo 27 Hz. Preliminarūs matavimai parodė, kad laikas, per kurį domeno siena praeiti per sąnarį, yra nuo 0,1 iki 2 ns ir gali padidėti dėl sienelės "prijungimo" prie jungties.

Naudojant "magnetinio domeno sienų logiką" buvo įdiegti ir kiti loginiai elementai, taip pat "nanosetai", įskaitant keletą skirtingų elementų [2].Tokių elementų privalumas yra ta, kad energijos sąnaudos vienai operacijai yra daug mažesnės nei įprastos CMOS (CMOS, papildomos metalo oksido puslaidininkiai – patobulinta (nemokama) struktūra, skirta trijų sluoksnių (MOS) metalo oksido puslaidininkių pagrindu pastatyti mikroelektronines sistemas ): 10-5 pkJ vs 10-2 pcj Be to, loginių elementų "domeno logika" gamybai lengvumas leidžia vienoje plokštumoje sukurti sudėtingas schemas (pvz., Ant minkšto pagrindo), vengiant daugiapakopio metalizavimo poreikio.

1. D. A. Allwood ir kt., Mokslas 296 (2003), p. 2002 m
2. D. A. Allwood ir kt., Mokslas 309 (2005 m.), P. 1688 m.

Andrejus Сидоренко


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: