Vedci objavili prelomový materiál, ktorý môže znížiť spotrebu energie vo všetkých elektronických zariadeniach vrátane smartfónov
Nový objav by mohol spôsobiť revolúciu v smartfónoch, hodinkách aj serveroch. Kľúčom je doposiaľ neznáma zliatina niklu a volfrámu.
Tím výskumníkov z University of Minnesota Twin Cities prišiel s objavom, ktorý by mohol výrazne ovplyvniť vývoj modernej elektroniky. V prestížnom vedeckom časopise Advanced Materials publikovali výsledky štúdie, v ktorej opísali nový materiál s názvom Ni₄W. Ide o kombináciu dvoch bežných kovov, ktorými sú nikel a volfrám. Tento materiál má výnimočné vlastnosti, ktoré môžu viesť k vzniku rýchlejších a zároveň energeticky úspornejších zariadení, ako sú smartfóny, inteligentné hodinky či servery v dátových centrách. Na objav upozornil aj server Eurekalert.
Nový spôsob ovládania magnetizácie bez potreby magnetického poľa
Jedným z hlavných dôvodov, prečo je tento materiál taký výnimočný, je jeho schopnosť vytvárať spin-orbitálny moment (odborne spin-orbit torque alebo skratkou SOT). Možno to znie komplikovane, ale v skutočnosti ide o efekt, ktorý umožňuje prepínať magnetický stav materiálu bez potreby vonkajšieho magnetického poľa. To je dôležité najmä pri výrobe tzv. spintronických pamätí a logických obvodov, ktoré sa od klasickej elektroniky líšia tým, že namiesto elektrického náboja využívajú vlastnosť elektrónov nazývanú „spin“.
Spintronika sa dnes považuje za nástupcu tradičnej elektroniky, sľubuje rýchlejší prenos dát, nižšiu spotrebu energie a menšie prehrievanie zariadení.
Materiál Ni₄W v tomto smere prekvapil. Vedci totiž zistili, že dokáže generovať spinové prúdy vo viacerých smeroch, čo umožňuje tzv. „field-free switching“, teda prepínanie magnetických stavov bez akýchkoľvek pomocných magnetov. Takéto riešenie je nielen technicky jednoduchšie, ale aj oveľa úspornejšie, pretože sa znižuje množstvo energie potrebnej na zápis údajov.
Lacný, bežný a priemyselne využiteľný
Na rozdiel od iných experimentálnych materiálov má Ni₄W ešte jednu veľkú výhodu, je lacný a dobre dostupný. Vyrába sa z bežne používaných kovov a jeho spracovanie je plne kompatibilné s dnešnými výrobnými linkami. V praxi to znamená, že sa dá pomerne rýchlo zaviesť do výroby bez nutnosti drahých a zložitých úprav. To z neho robí ideálneho kandidáta na použitie v každodennej elektronike.
Neprehliadni
„Použitím Ni₄W môžeme výrazne znížiť množstvo energie potrebnej na zápis údajov. Máme pred sebou technológiu, ktorá by mohla byť súčasťou smartfónov, hodiniek či veľkých serverov už v blízkej budúcnosti,“ vysvetlil profesor Jian-Ping Wang, hlavný autor štúdie.
Vedci zároveň odhadujú, že nové riešenie by mohlo znížiť spotrebu energie pri zápise dát o desiatky percent v porovnaní s dnešnými technológiami.
Miniatúrne zariadenia a rýchle zavedenie do praxe
Jedným z ďalších cieľov výskumníkov je zmenšiť zariadenia, ktoré tento materiál využívajú, na ešte menšie a výkonnejšie komponenty. Vďaka tomu by sa nové pamäťové a logické prvky mohli dostať nielen do veľkých systémov, ale aj do nositeľnej techniky, ako sú fitness náramky či bezdrôtové slúchadlá. Ich výdrž by sa vďaka úspornejšej pamäti mohla výrazne predĺžiť.
Zároveň ide o riešenie, ktoré by mohlo pomôcť aj v oblasti udržateľnosti a ekológie. Čím menej energie spotrebujú servery a spotrebná elektronika, tým menší je dopad na elektrické siete a životné prostredie.
Ak sa podarí Ni₄W uviesť do praxe, čaká nás éra elektroniky, ktorá bude nielen rýchlejšia a výkonnejšia, ale aj úspornejšia a šetrnejšia k životnému prostrediu.
