Manyetik mantık değişken yongalar için yapar
Tüm modern elektronik cihazların kalbindeki basit anahtarlar olan transistörler, genellikle “açık” ve “kapalı” arasında geçiş yapmak için küçük bir voltaj kullanır. Voltaj yaklaşımı oldukça güvenilir ve minyatürleştirilmesi kolaydır, ancak dezavantajları vardır. İlk önce, voltajı açık tutmak, mikroçipin enerji tüketimini artıran güç gerektirir. İkincisi, transistörler yongalara bağlanmış ve yeniden yapılandırılamaz, yani bilgisayarların tüm fonksiyonları için özel devrelere ihtiyacı vardır.
Güney Kore, Seul'deki Kore Bilim ve Teknoloji Enstitüsü'nde (KIST) bulunan bir araştırma grubu, bu sorunların üstesinden gelebilecek bir devre geliştirdi. Nature'ın web sitesinde 30 Ocak'ta yayınlanan bir makalede açıklanan cihaz, yarı iletken malzeme indiyum antimonidinin minik bir köprüsünde elektron akışını kontrol etmek için manyetizmayı kullanır (S. Joo ve diğ. Nature http://dx.doi.org / 10.1038/nature11817; 2013). IBM’in İsviçre’deki Zürih Araştırma Laboratuvarı fizikçisi Gian Salis “mantık kapısının nasıl uygulanacağı konusunda yeni ve ilginç bir twist” diyor.
Köprü iki katmana sahiptir: aşırı pozitif yüklü delikleri olan bir alt güverte ve ağırlıklı olarak negatif yüklü elektronlarla doldurulmuş bir üst güverte. İndiyum antimonidin olağandışı elektronik özellikleri sayesinde, araştırmacılar dikey bir manyetik alan kullanarak köprü boyunca elektron akışını kontrol edebilir. Alanı bir yöne ayarladıklarında, elektronlar pozitif alt güverteden uzağa yönlendirilir ve serbestçe akar. Manyetik alan ters çevrildiğinde, elektronlar alt güverteye çarpar ve deliklerle yeniden birleşir - düğmeyi etkin şekilde kapatın (bkz. “Manyetik kilit”).
Manyetik bir mantık kapısının voltajı kapatmadan açıp kapama kabiliyeti “enerji tüketiminde büyük düşüşe neden olabilir”, diyor KIST bir fizikçi olan yazar Jin Dong Song. Daha da etkileyici olan, manyetik anahtarların “yazılım gibi ele alınabileceğini” söylüyor, bir devreyi etkinleştirmek veya devre dışı bırakmak için sadece alanı çevirerek. Bu nedenle, bir cep telefonu, örneğin, YouTube'da bir klip izlerken videoyu işlemek için mikro devrelerinin bir kısmını yeniden programlayabilir, ardından bir telefon görüşmesi yapmak için çipi tekrar sinyal işlemine geçirebilir. Bu, telefonun içinde ihtiyaç duyulan devre hacmini büyük ölçüde azaltabilir.
Böyle bir yeniden yapılandırılabilir mantık, uydularda paha biçilmez olabilir, gazetenin ortak yazarı Washington DC'deki Deniz Araştırma Laboratuvarı'ndan Mark Johnson ekler. Bir yonganın parçası yörüngede başarısız olursa, başka bir sektör ele geçirilmek üzere yeniden programlanabilir. “Devreyi iyileştirdin ve Dünya'dan yaptın” diyor.
Bununla birlikte, gerçekten yakalamak için, manyetik mantığın mevcut silikon bazlı teknolojilerle entegre edilmesi gerekir. Bu kolay olmayabilir. Birincisi, devreler için çok önemli olan yarı iletken olan indium antimonide, Japonya'daki Tohoku Üniversitesinde nanoelektronik ile çalışan bir araştırmacı olan Junichi Murota'ya göre, modern elektronik yapımında kullanılan üretim işlemlerini iyi bir şekilde ödünç vermiyor. Ancak Johnson nihayetinde silikon ile benzer köprüler inşa etmenin mümkün olabileceğini söylüyor.
Cihazları normal bir çip içerisine kontrol etmek için gereken minyatür mıknatısları entegre etmek de kolay olmayacak. Salis, şirketler bu zorlukları çözebilmeli, ancak yalnızca cihazların değerli olduğuna karar verdiklerinde diyor. Şu anda, cihazların, pratik bir yonga için gereken boyutlarda, prototiplerin mikrometre boyutlarından çok daha küçük olacak şekilde iyi performans gösterip göstermeyeceği açık değil.
Fakat Johnson, manyetizmanın zaten devre tasarımında yakalandığını belirtiyor: bazı gelişmiş cihazlar, tarihsel olarak sadece geleneksel transistörlerle oluşturulmuş bir tür hafıza olan, rastgele erişim belleğinin manyetik bir versiyonunu kullanmaya başlıyor. “Bir değişim zaten devam ettiğini düşünüyorum” diyor.
