Mokslo ir technologijų pasaulis

Mažesni, spartesni, pigesni. Štai taip skamba Silicio slėnyje nuolat kartojama progreso mantra. Tačiau pagrindinėms prietaisų sudedamosioms dalims artėjant prie atominio mastelio, gamintojams tampa vis sunkiau perprasti, kaip tiksliai veikia patys prietaisai. O tai būtina padaryti prieš pradedant pramoninę jų gamybą.

Kadangi sinchrotrono rentgeno spindulių impulsai sugeba tiksliai aptikti įvairius reiškinius tiek laike, tiek erdvėje, jie pradedami naudoti atskleidžiant potencialių nanometrinių ir pikosekundinių mastelių elektronikos komponentų elgesį. SLAC nacionalinės greitintuvų laboratorijos (JAV) mokslininkų vadovaujama komanda parodė, kodėl daugiasluoksnių struktūrų, kurias ketinama panaudoti gaminant ateities kompiuterių atmintines, magnetinei orientacijai pereiti iš vienos būsenos į kitą reikia daugiau energijos, nei tai numato teorija.

„Ankstesni tyrimai parodė, kad šiems įrenginiams reikia daugiau energijos, nei buvo tikėtasi, – pasakoja Stanfordo medžiagų ir energijos mokslo instituto tyrėjas Deividas Bernšteinas (David Bernstein). – Kadangi mes, naudodami sinchrotrono rentgeno spinduliuotę, galime sukurti ultrasparčius filmukus, sugebėjome išsiaiškinti, kodėl būsenoms pakeisti reikia daugiau energijos“.

Eksperimentai buvo atlikti ant daugiasluoksnio metališkųjų ir magnetinių medžiagų bloko – panašios medžiagos yra bandomos kuriant magnetines laisvosios kreipties atmintines, dar trumpinamas MRAM. Viršutinio sluoksnio įmagnetėjimo kryptis yra statmena sluoksnių plokštumoms, todėl toks išsidėstymas užtikrina mažesnės apimties ir stabilesnius informacijos bitus bei didesnę duomenų talpą. Nukreipta į viršų magnetinė orientacija atitinka 1, o nukreipta žemyn reiškia ne ką kitą kaip 0. Trumpas elektrinis impulsas, paleistas per šį bloką, priverčia pakisti viršutinio sluoksnio magnetines orientacijas.

Lygiai taip pat kaip dabar itin populiarios flash atmintinės, išjungus kompiuterį, MRAM išlaiko visą informaciją. Skirtumas tas, kad MRAM atmintinės yra kur kas spartesnės ir ilgaamžiškesnės, todėl prognozuojama, jog ateityje pakeis pagrindines kompiuterių atmintines. Tai leistų sukurti iškart pasileidžiančius ir itin sparčius kompiuterius. Tačiau tam, kad MRAM taptų komerciškai patraukliu produktu, būtina sumažinti šios atmintinės dydį ir energijos sąnaudas.

SLAC nacionalinėje greitintuvų laboratorijoje užfiksuoti filmukai parodė, kad užuot viršutinio sluoksnio magnetinei orientacijai pakitus iškart, šis virsmas prasideda centre ir plinta į pakraščius. Taip susidaro du magnetinės orientacijos kitimo regionai. Nors plitimas į pakraščius vyksta ganėtinai sparčiai – apie 100 metrų per sekundę greičiu (turėkime omenyje, kad reikia nueiti viso labo maždaug vieną šimtatūkstantąją žmogaus plauko storį siekiantį atstumą) – vis dėlto šis procesas pareikalauja papildomos energijos.