Manyetik kuantum malzemelerindeki gelişmeler, son derece hızlı ve çevre dostu bilgisayarlar için umut vaat ediyor. Manyetik özelliklere sahip yeni kuantum malzemeler, son derece hızlı ve çok daha enerji tasarruflu mobil cihazlara ve bilgisayarlara kapı açabilir. Bu malzemelerin şimdiye kadar yalnızca aşırı soğuk sıcaklıklarda etkili bir şekilde çalıştığı gösterilmiştir. Ortam sıcaklığında çalışabilen iki boyutlu manyetik kuantum malzemeden oluşan ilk aygıt, İsveç’teki Chalmers Teknoloji Üniversitesi’ndeki bir araştırma ekibi tarafından yaratıldı.
Günümüzün hızlı BT büyümesinin bir sonucu olarak çok büyük miktarlarda dijital verinin depolanması, işlenmesi ve iletilmesi gerekiyor. Sonuç olarak, 2050 yılına kadar küresel enerji tüketiminin %30’undan fazlasını oluşturması beklenen enerji ihtiyacı giderek artmaktadır.
Araştırma topluluğu, konuyu ele almak için malzeme biliminde yeni bir paradigma benimsemiştir. Tabakalar halinde oluşan ve sadece birkaç atom kalınlığında olan iki boyutlu kuantum malzemeler şu anda araştırma ve geliştirme konusudur. Bu gelişmeler, bilgisayarlarda ve mobil cihazlarda daha hızlı, daha enerji verimli ve sürdürülebilir veri işleme ve depolama için yeni fırsatlar yaratmıştır.
Grafen olarak bilinen ve 2010 Nobel Fizik Ödülü’ne layık görülen tek atom kalınlığındaki grafit tabakası, laboratuvar ortamında izole edilen ilk atomik incelikteki madde olmuştur. Ayrıca, manyetik özelliklere sahip ilk iki boyutlu malzemeler 2017 yılında bulunmuştur.
Bu bulgu, çeşitli teknolojik aygıtlar için yeni ve daha çevre dostu çözümlere olanak sağladı çünkü mıknatıslar, arabalarımızdaki ve ev aletlerimizdeki sensörlerden bilgisayar veri depolama ve bellek teknolojilerine kadar günlük hayatımızda çok önemli bir rol oynuyor.
Atomik olarak ince olmaları ve özel manyetik özelliklere sahip olmaları nedeniyle iki boyutlu manyetik malzemeler daha çevre dostudur. Bu da onları sensörler için yeni, son derece etkili ve hızlı uygulamaların yanı sıra gelişmiş manyetik bellek ve bilgi işlem konseptlerinin geliştirilmesi için cazip kılıyor. Bu nedenle, Chalmers Teknoloji Üniversitesi’nde kuantum aygıt fiziği profesörü olan Saroj Dash, bunların çeşitli teknolojiler için cazip beklentiler olduğuna inanıyor.
Ortam sıcaklığında 2D mıknatıs tabanlı teknolojiyi ilk kez sunuldu.
İki boyutlu mıknatıslar toplumda yaygın olarak kullanılmamaktadır, çünkü araştırmacılar bunları yalnızca laboratuvar ortamlarında kriyojenik sıcaklıklarda gösterebilmişlerdir. Ancak Chalmers Teknoloji Üniversitesi’nden bir grup araştırmacı, ilk kez ortam sıcaklığında yepyeni bir iki boyutlu manyetik malzeme tabanlı cihazı başarıyla gösterdi. Araştırmacılar, spin-polarize elektronların hem kaynağı hem de detektörü olarak kullanılabilen grafen kaplı bir demir alaşımı (Fe5GeTe2) kullandılar. Şu anda bu keşfin, günlük hayatımızın yanı sıra çeşitli iş kollarında da bir dizi teknik uygulamaya kapı açacağı düşünülüyor.
Bu 2D mıknatıslar, bilgisayarlar için inanılmaz derecede küçük, hızlı ve enerji tasarruflu bellek bileşenleri oluşturmak için kullanılabilir. Kuantum cihaz fiziği alanında doktora sonrası araştırmacı ve çalışmanın başyazarı Bing Zhao, biyomedikal ve çevresel izleme, navigasyon ve iletişim gibi çeşitli kullanımlar için son derece hassas manyetik sensörler oluşturmak için de kullanılabileceklerini söylüyor. Araştırma Advanced Materials dergisinde yayımlandı.
Geleneksel elektronik mantık devreleri manyetik olmayan yarı iletkenlere dayanır ve elektrik yüklerinin hareketi yoluyla bilgiyi işler ve iletir. Öte yandan, spintronik cihazlar elektronların spinini kullanarak yük akımlarını üretir ve düzenler, ayrıca elektrik ve manyetik sinyalleri birbirine dönüştürür. Spintronik; işleme, depolama, algılama ve mantığı tek bir entegre platformda birleştirerek ölçek, güç tüketimi ve veri işleme hızı açısından avantajlar sağlayarak yarı iletken tabanlı elektroniği tamamlayabilir ve bazı durumlarda daha iyi performans gösterebilir.
Kaynak: phys.org/news
