Je leest:

Silicium spintronica

Silicium spintronica

Auteur: | 5 april 2004

In een ijskoude omgeving worden de eerste stappen gezet naar rekenen met magnetisch zand. Want daar komt spintronica op neer: informatie opslaan in een magneetveld. De voordelen zijn enorm, maar de uitdagingen ook.

In één klap de hoeveelheid informatie op een computerchip verdubbelen is niet niks. Met spintronica is het te doen: dat is rekenen met de piepkleine magneetvelden van elektronen. Eén van de problemen bij spintronica is het materiaal van de computerchip: het standaard gebruikte silicium is nauwelijks magnetisch. Om zoveel mogelijk bestaande productietechnieken te kunnen gebruiken hebben onderzoekers nu een variant gemaakt die toch magnetisme kan dragen.

Spintronica: niet alleen de hoeveelheid elektrische stroom, maar ook het magnetische veld van de rondtollende elektronen wordt gebruikt om mee te rekenen. Daardoor stijgt de informatiedichtheid op de chip.

De gangbare methode om materiaaleigenschappen te veranderen is doping: toevoegen van kleine verontreinigingen aan het materiaal. Pogingen silicium te dopen met magnetische metalen liepen tot nu toe op niets uit, omdat de metaalatomen het kristalrooster te erg verstoorden. Daardoor viel de elektrische geleiding sterk terug. Afgelopen maand maakte een internationaal team onderzoekers bekend dat een mengsel van silicium en ijzer, ‘verontreinigd’ met kobalt, dat probleem niet heeft. Deze metalen passen precies in het kristalrooster dat silicium uit zichzelf aanneemt en verstoren de elektrische geleiding daarom niet.

Een spintronische computer is nog lang niet te koop: het nieuwe magnetische mengsel werkt alleen bij temperaturen van 20 Kelvin (-253oC!). Ietsje warmer, en de trilling van atomen in het rooster verstoort de magnetische opslag. Verder onderzoek is nu nodig om de werktemperatuur omhoog te krijgen, bij voorkeur naar de ongeveer 50oC waarbij een normale chip werkt.

“We lopen nog niet heen en weer te springen en te roepen dat we het probleem hebben opgelost,” zei medeonderzoeker John DiTusa van Louisiana State University in New Scientist: “dit is proof of principle”. Hij is wel optimistisch over het verdere onderzoek en verwacht dat er over tien jaar werkende spintronische chips zijn.

Spintronica

In elektronica is informatie binair: 0 of 1, een stroompje uit of aan. Spintronica voegt daar nog twee standen aan toe: omhoog en omlaag. Elektronen tollen ( spinnen, in vakjargon) om hun as en die beweging wekt een piepklein magneetveldje op. Door alle elektronen in een stroompje links- of rechtsom te laten draaien is er een nieuwe manier om informatie op te slaan. De draairichting is met een zwak magnetisch pulsje in te stellen. Extra voordeel: als het lukt om het magneetveld ook na uitzetten van de computer in dezelfde richting te laten wijzen, kun je de computer voortaan veel sneller opstarten: besturingssysteem en andere software zitten immers startklaar in het magnetische geheugen.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 05 april 2004

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.