Spinlerin 140 trilyonda bir saniyede yön değiştirmesi ilk kez gözlemlendi

Bilim insanları, geleceğin süper bilgisayarlarının temelini oluşturması beklenen antiferromanyetik malzemelerde, elektronların spin değiştirme sürecini ilk kez net bir şekilde görselleştirmeyi başardı. Nature Materials dergisinde yayımlanan araştırma, mevcut teknolojilerden çok daha hızlı ve ısınmadan çalışan yeni nesil bellek ve mantık cihazlarının kapısını aralıyor.

Bilişim dünyası, transistörlerin fiziksel sınırlarına dayandığı bir dönemde veriyi işlemenin ve depolamanın alternatif yollarını arıyor. Bu arayışta, mıknatıslanma özelliği göstermeyen ancak iç yapısında karmaşık manyetik düzenlere sahip olan ‘antiferromanyetik malzemeler’ en güçlü aday olarak öne çıkıyor. Araştırmacılar, zıt spin yönlerinin birbirini nötrlediği bu maddelerde, elektronların yukarı ve aşağı spinlerinin yer değiştirme sürecini kare kare görüntüleyerek tarihi bir başarıya imza attı.ISIYA GEREK DUYMADAN VERİ YAZILABİLİRBilim dünyasında uzun yıllardır, Mn3Sn (üç kalaylı manganez) gibi malzemelerin manyetizasyonlarını son derece hızlı değiştirebileceği biliniyordu. Ancak bu değişimin elektrik akımının yarattığı ‘ısıdan’ mı, yoksa akımın kendisinden mi kaynaklandığı sorusu, teknolojinin ticarileşmesi önündeki en büyük engeldi.Araştırmacı Shimano ve ekibi, ince bir Mn3Sn tabakası üzerinden kısa elektrik darbeleri ve ultra hızlı ışık flaşları geçirerek manyetik değişimin ‘zaman atlamalı’ görüntüsünü oluşturdu. Elde edilen veriler, anahtarlama işleminin iki farklı yolla gerçekleştiğini kanıtladı:Termal Süreç: Yüksek akım altında ısıyla gerçekleşen değişim.Termal Olmayan Süreç: Zayıf akım altında, önemli bir ısınma olmadan gerçekleşen değişim.Endüstriyel açıdan devrim niteliğinde olan keşif, ‘termal olmayan’ bu ikinci süreçte yatıyor. Bu yöntem, cihazların ısınmadan ve çok daha az enerji tüketerek ultra hızlı çalışmasına olanak tanıyor.PİKOSANİYE HIZINDA İŞLEM KAPASİTESİProjenin en zorlu kısmının manyeto-optik sinyaldeki mikroskobik değişiklikleri ölçmek olduğunu belirten Shimano, doğru yöntem bulunduğunda sürecin netliğine şaşırdıklarını ifade etti. Gözlemler, elektriksel anahtarlamanın 140 pikosaniye (saniyenin trilyonda biri) gibi inanılmaz bir hızda gerçekleştiğini ortaya koydu.Shimano, bu hızın mevcut test ekipmanlarının sınırlarıyla kısıtlı olduğunu, malzemenin potansiyelinin ise çok daha yüksek olduğunu vurguladı: "Bulgularımız, malzemenin uygun koşullar altında daha da hızlı anahtarlama yapabileceğini gösteriyor. Gelecekte daha kısa akım darbeleriyle bu nihai sınırları keşfetmeyi hedefliyoruz."SPİNTRONİK CİHAZLAR İÇİN DÖNÜM NOKTASIBu keşif, elektronların sadece yükünü değil, dönüş (spin) hareketini de kullanan ‘Spintronik’ alanında yeni bir çağ başlatabilir. Isınma sorunu olmayan, ultra hızlı ve kalıcı bellek teknolojileri; veri merkezlerinden askeri teknolojilere, yapay zeka işlemcilerinden tüketici elektroniğine kadar geniş bir yelpazede enerji verimliliği ve performans artışı sağlayacak.