Процессор будущего (© Getty Images / Westend61)
В Москве, 15 октября, стало известно о значительном достижении ученых Челябинского государственного университета (ЧелГУ). Они разработали инновационный сплав, который может стать основой для микросхем нового типа, использующих квантовые свойства электронов. Эта разработка обещает существенно повысить производительность компьютерной техники. Подробности исследования были представлены в престижном научном издании Journal of Magnetism and Magnetic Materials.
Эксперты ЧелГУ отмечают, что существующие компьютерные системы близки к пику своей производительности. Нынешние вычислительные мощности сталкиваются с трудностями при выполнении задач, которые человеческий мозг решает легко, таких как быстрое распознавание образов, обработка сложной речи или предсказание нестандартных ситуаций. Для дальнейшего прогресса необходимы кардинально новые технологические подходы.
Павлухина объяснила суть спинтроники, сравнив традиционный компьютер с системой водопроводных труб, где информация передается потоком воды (электрическим зарядом). В спинтронике же информация обрабатывается посредством «вращения» каждой «молекулы воды» (спина электрона). Этот инновационный метод позволяет разрабатывать вычислительные приборы, отличающиеся не только повышенной скоростью работы, но и сниженным энергопотреблением.
Тем не менее, для создания спинтронных устройств критически важно применять особые материалы с высокой степенью спиновой поляризации. Ученые пояснили, что именно этот параметр, показывающий долю электронов, чьи спины ориентированы в одном направлении, напрямую влияет на работоспособность и надежность будущих приборов.
В рамках поиска подходящих материалов исследователи ЧелГУ обратили внимание на перспективную группу соединений — сплавы Гейслера, давно известные благодаря своим уникальным магнитным характеристикам. Они провели эксперименты с трехкомпонентными сплавами Гейслера, которые изначально обладали низкой спиновой поляризацией и считались непригодными для спинтроники. Целью было выяснить, возможно ли на их основе получить четырехкомпонентные сплавы с улучшенными показателями.
Применяя метод теории функционала плотности, ученым удалось синтезировать новые сплавы, демонстрирующие высокий уровень спиновой поляризации. Как уточнила Оксана Павлухина, проведенные расчеты подтвердили, что сплав, содержащий частицы галлия и мышьяка, показывает стабильное полуметаллическое состояние с идеальной стопроцентной спиновой поляризацией.
Данное фундаментальное исследование является ключевым для понимания принципов направленного изменения химического состава сплавов с целью придания им заданных свойств. В перспективе научная группа намерена продолжить работу по поиску и разработке новых сплавов, пригодных для создания высокоэффективных спинтронных устройств.
