حرکت گرداب‌های مغناطیسی با جریان الکتریکی

کوچک‌تر، سریع‌تر و کم‌مصرف‌تر شدن، یکی از ویژگی‌های کامپیوترها برای حفظ ادامه‌ی روند رو به رشد است. اخیراً یک گروه تحقیقاتی در دانشگاه صنعتی مونیخ موفق شده‌اند با استفاده از جریان الکتریکی بسیار کم(یک میلیون‌ برابر کمتر از مطالعات پیشین) یک شبکه‌ی گرداب مغناطیسی را در یک ماده ایجاد کنند.

کوچک‌تر، سریع‌تر و کم‌مصرف‌تر شدن، یکی از
ویژگی‌های کامپیوترها برای حفظ ادامه‌ی روند رو به رشد است. اخیراً یک گروه
تحقیقاتی در دانشگاه صنعتی مونیخ موفق شده‌اند با استفاده از جریان
الکتریکی بسیار کم(یک میلیون‌ برابر کمتر از مطالعات پیشین) یک شبکه‌ی
گرداب مغناطیسی را در یک ماده ایجاد کنند. آنها با استفاده از منبع نوتورنی
تحقیقاتی FRM II، در دانشگاه مونیخ، جفت شدن میان ساختار مغناطیسی و جریان
الکتریکی را اندازه‌گیری کردند. از این پدیده می‌توان در ذخیره‌سازی
اطلاعات استفاده کرد.

پیتر گرونبرگ و آلبرت فرت در سال ۲۰۰۷ به‌دلیل تحقیقاتی که منجر به افزایش
سرعت خواندن اطلاعات شد، جایزه‌ی نوبل دریافت کردند. محققان در سال‌های
اخیر روی چگونگی نگارش مستقیم اطلاعات مغناطیسی با استفاده از جریان
الکتریکی متمرکز شده‌اند. بزرگ‌ترین مشکلی که پیش روی آنها بوده، این است
که برای چنین کاری باید از جریان الکتریکی بسیار بالایی استفاده کرد که به
دلیل اثرات جانبی، امکان بهره‌گیری از آن حتی در نانوساختارها نیز وجود
ندارد.
 

بیش از یک سال قبل، کریستین فلیدرر و
همکارانش در گروه فیزیک دانشگاه صنعتی مونیخ یک ساختار مغناطیسی کاملاً
جدید را کشف کردند. این ساختار شبکه‌ای شامل گرداب‌های مغناطیسی در سیلیکون
منگنز بود. این آزمایش‌ها در ادامه‌ی پیش‌بینی‌هایی انجام شده که آخیم کخ
از دانشگاه کلن و رمبرت دوین از دانشگاه اولتریخت درباره‌ی وجود چنین
ساختارهایی داشتند. آنها پیش‌بینی می‌کردند که از این نتایج جدید در حوزه‌ی
اسپینترونیک استفاده شود. اسپینترونیک شاخه‌ای از نانوالکترونیک است که در
آن نه تنها از بار الکتریکی الکترون‌ها بلکه از ممنتوم مغناطیسی آنها(یا
اسپین) برای پردازش اطلاعات استفاده می‌شود.

این گروه تحقیقاتی جریان الکتریکی را از میان سیلیکون منگنز عبور دادند و
با استفاده از نوترون FRMII، یک پیچشی را در شبکه گرداب مغناطیسی مشاهده
کردند. از این پیچش مهم‌تر، یک شبکه‌ی مغناطیسی کشف شد.

در گام بعد، آنها به بررسی دلیل ایجاد پیچش در این شبکه به هنگام اعمال
جریان پرداختند. کریستین فلیدرر می‌گوید:«دلیل پیچش این شبکه‌ها آن است که
جهت عبور جریان به‌شدت تحت تأثیر اثرات مکانیک کوانتومی قرار گرفته و منحرف
می‌شود. وقتی یک الکترون از بالای این گرداب مغناطیسی حرکت می‌کند، اسپین
آن تحت تأثیر گرداب قرار می‌گیرد. در این حالت، جریان الکتریکی نیرویی روی
گرداب‌های مغناطیسی وارد کرده، در نهایت منجر به حرکت‌ آنها می‌شود».

به اعتقاد این گروه این یافته می‌تواند مورد توجه فناوری نانو باشد و از آن
در توسعه‌ی سیستم‌های ذخیره‌سازی اطلاعات استفاده شود. این گرداب‌ها در عین
پایداری بسیار، خیلی ضعیف هستن و با نیروی الکتریکی بسیار کمی می‌توان آنها
را به حرکت در آورد؛ بنابراین می‌توان با استفاده از آنها سرعت نگارش
اطلاعات را به‌شدت افزایش داد.