היתרון הגדול הטמון בספין אלקטרוני הוא בכך שהוא מגיב במהירות לשדות מגנטיים קטנים. שדות מגנטיים חיצוניים יוכלו לשמש להפיכת כיוונו של הספין. באופן זה, ניתן להעביר מידע בעזרת זרם האלקטרונים.
היתרון הגדול הטמון בספין אלקטרוני הוא בכך שהוא מגיב במהירות לשדות מגנטיים קטנים. שדות מגנטיים חיצוניים יוכלו לשמש להפיכת כיוונו של הספין. באופן זה, ניתן להעביר מידע בעזרת זרם האלקטרונים. לדוגמה, אלקטרונים בעלי ספין “שמאלי” יוכלו לייצג “1”, ואלו בעלי ספין “ימני” יוכלו לייצג “0”. הפיכת כיוון הספין של האלקטרון, או המיתוג שלו, מתבצע במהירות גבוהה יותר מאשר במיתוג של זרם כמצבים של דלוק או כבוי. לפיכך, התקני ספינטרוניקה יוכלו להיות מהירים וקומפקטיים במיוחד.
פיתוח של התקנים מעין אלו יחייב חומר הממזג בתוכו את התכונות הן של מוליך-למחצה (כגון סיליקון – החומר הנפוץ ביותר בתעשיית השבבים) והן של חומר מגנטי. חוקרים בתחום זה כבר השיגו מספר תוצאות. אולם, מציאת חומרים בעלי שילוב תכונות זה מאתגר במיוחד. בשל כך, החוקר Michel de Jong מחפש עתה חלופה לחומרים כאלו.
החוקר מתמקד במוליכים למחצה המורכבים משרשראות של פחמימות (סוכרים), כלומר – חומרים אורגניים. “חומרים אלו כבר משמשים היום בצגי המסך של הטלפונים הניידים החכמים המתקדמים ביותר. אני צופה כי בסופו של דבר תהיה אפשרות לייצר רכיבי אלקטרוניקה זולים במיוחד מחומרים אלו, ייצור שיוביל לפיתוח שלל יישומים חדשים. לדוגמה, אם חנויות תהיינה מעוניינות לתייג את המוצרים שלהן במידע על אודות המחיר, הדבר יתאפשר בעזרת רכיבי אלקטרוניקה אלו שעלותם כמעט אפסית.”
החוקרים בדקו חומרים המכונים כדורי באלי (מולקולות כדוריות המורכבות מאטומי פחמן בלבד המיוצגות ע”י הסימול C60) הממוקמים בין שני חומרים מגנטיים. “היתרון הגדול הטמון במולקולות אלו הוא בכך שיש להן השפעה מועטה בלבד על הספין של האלקטרונים. הדבר מאפשר להם לאחסן מידע האצור בספין לתקופות ממושכות יותר מאשר סיליקון.” כתלות בכיווניות השדה המגנטי בשכבה העליונה והתחתונה ביותר של החומר המגנטי, אלקטרונים בעלי אותו כיוון ספין או יימשכו אחד לשני או יידחו זה מזה, כאילו נפתח או נסגר שסתום. מנגנון זה יאפשר, לדוגמה, לפתח חיישנים מגנטיים רגישים. המערך הייחודי של “כריך” מגנטי זה יוכל לשמש גם כבסיס לפיתוחם של רכיבי אלקטרוניקה חדשים שינצלו את תכונות הספין האלקטרוני. “אם אנו מעוניינים לייצר רכיבים יעילים באמת אנו נצטרך הבנה מעמיקה של המנגנונים המתרחשים בממשק שבין החומר האורגני לבין החומר המגנטי. אולם, הדבר יחייב שיפורים באיכותם של ממשקים מעין אלו. השיטות הקיימות למיזוג שכבות מתכת לשכבות אורגניות אינן יעילות דיין. החומר האורגני מכיל חללים היכולים להתמלא ע”י אטומי מתכת. מאפיין זה מצמיח התנהגות בלתי צפויה. במהלך חמש השנים הבאות אנו נחפש דרכים לשיפור תהליך הייצור. הדבר יסייע לנו להבין מה מתרחש בדיוק בממשק שבין שני סוגי החומרים.”
עוד על אודות תחום הספינטרוניקה
“כריך” של אוסף כדורי-באלי בין שתי שכבות של חומרים מגנטיים.
http://www.utwente.nl/ewi/ne/research%20topics/Spintronics.doc/
7 תגובות
ועדיין לא ברור כיצד כדורי הבאקי למשל מאחסנים את המידע ולא ברור גם איך מתממשקים, קוראים ומעבירים הלאה את מצב הספין.
לערנסט ולג’ו (מקווה שאתה כבר לא רעב)
כשמדברים על זיכרון מגנטי – לא משנה מה טבעו של המגנט (זה יכול להיות ספין או מומנט מגנטי של סיבוב), לכן לא נוהגים לקרוא לזה ספינטרוניקה, מה גם שזיכרון מגנטי קיים ומשתלב ללא קושי עם אלקטרוניקה.
ספינטקוניקה היא בעיקרון כל מה שהיא אלקטרוניקה – רק עם רמת מורכבות נוספת, כיוון שמעשית יש שני זרמים שעוברים בו זמנית באותו מוליך (שני זרמי ספין), בעיקרון כמו סיב אופטי שאפשר להעביר דרכו שתי קרניים בו זמנית. מה בדיוק אפשר לעשות עם המורכבות הנוספת – עוד לא הגענו לעומק הדברים. המובן מאליו הוא שאפשר לשדר אינפורמציה ולחשב בכפל מהירות – שני תהליכים במקביל. נוסף על כך, כפי שכתב משה, לספין יש (כנראה) זמן מיתוג קצר יותר – אפשר לדחוס יותר תהליכים בשנייה. חשוב לציין שזו טכנולוגיה בחיתולים, למשל בכתבה הנל אנחנו רואים שעדיין עובדים על טרנזיסטור טוב, יש קשיים בהזרקה של ספינים ממתכת למוליך למחצה ויש בעיה של אורך החיים של ספין.
אפשר גם להיות אופימיים ולקוות שהסיליקון יעבור מן העולם ויוחלף בחומרים אורגניים, שהכימיה שלהם מתרחשת בטמפרטורות נמוכות הרבה יותר מסיליקון ושלא דורשות חומצות וארסן לעיבוד (אבל כן ממיסים מסוכנים), אם כי הרבה מהיתרונות שטכנולוגיה מבטיחה בשלב המחקר מתבטלים עם כל הפשרות שנעשות בדרך לייצור המוני.
ארר… טעות.
פי מאה מיליארד בערך.
ולערנסט… כנראה שרכגע מדברים על התקן זיכרון בלבד, אם כי מימוש שער לוגי באמצעות כדור באקי יכול להיות מאוד מעניין.
באלי סנדוויץ’ של כדורי באקי.
ואכן, כדורי באקי, על שמו של בקמינסטר פולר, ממציא הכיפה הגיאודזית, שאינה אלא חצי כדור באקי מוגדל פי מיליארד, בערך.
משה
האם אותה תכונה-כיוונו של ספין האלקטרון, משמשת, הן לביצוע פעולות חישוב ועיבוד נתונים
והן לאחסון /לשימור נתונים ?
I agree with Avi.
http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A4%D7%95%D7%9C%D7%A8%D7%9F
כדורי באקי, לא באלי.