Veri depolamada devrim: Manyetik girdaplara sahip kristal tasarlandı

Florida Eyalet Üniversitesi (FSU) araştırmacılarının geliştirdiği yeni kristal malzeme, manyetizmayı 'skyrmion' benzeri girdaplı desenlere dönüştürerek elektronik dünyasında kartları yeniden dağıtmaya hazırlanıyor.

Malzeme biliminde yapılan son çalışmalar, geleceğin elektronik cihazlarının sınırlarını zorluyor. FSU ekibi, kimyasal bileşimleri benzer ancak kristal simetrileri farklı iki bileşiği (manganez-kobalt-germanyum ve manganez-kobalt-arsenik) birleştirerek, tamamen yeni ve sıra dışı manyetik özelliklere sahip bir yapı elde etmeyi başardı.Bu birleşim, 'skyrmion' benzeri egzotik manyetik dokuların ortaya çıkmasını sağladı. Atomların dönüşlerinden (spin) kaynaklanan bu minik manyetik girdaplar, geleneksel hizalanmış manyetizmanın aksine, tekrarlayan sarmallar halinde kıvrılarak muazzam bir teknolojik potansiyelin kapısını aralıyor.DOĞADA ARAMAK YERİNE 'TASARIM' YOLUNA GİDİLDİGeleneksel araştırmalar bu tür karmaşık desenleri doğada tesadüfen bulmaya odaklanırken, FSU ekibi 'kimyasal düşünme' yöntemiyle bu yapıyı kasıtlı olarak tasarladı. Araştırmanın ortak yazarı Michael Shatruk, farklı simetrilere sahip yapıların birleştirilmesinin bir 'yapısal hayal kırıklığı' yarattığını ve bu durumun manyetik bir fırsata dönüştürüldüğünü belirtti. Shatruk, "Yapılar rekabet halindeyse, bu durum spinlerin bükülmesine neden olabilir diye düşündük ve haklı çıktık" dedi.Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı'ndaki (ORNL) TOPAZ cihazında yapılan nötron kırınımı deneyleri ve makine öğrenimi analizleri, ekibin teorisini doğruladı ve hedeflenen sikloidal dokuların oluştuğunu kanıtladı.SÜPER BİLGİSAYARLAR İÇİN DÜŞÜK ENERJİ ÇÖZÜMÜBu keşfin endüstriyel açıdan en büyük değeri, enerji verimliliği ve yüksek yoğunluklu depolama kapasitesinde yatıyor. Skyrmionlar son derece düşük enerjiyle manipüle edilebildiği için, bu malzeme yeni nesil bellek teknolojileri için ideal bir aday konumunda.Daha düşük enerji kullanımı, binlerce işlemci çalıştıran veri merkezleri ve süper bilgisayarlar için daha az ısınma ve daha yüksek verimlilik anlamına geliyor. Ayrıca bu yaklaşım, kararlı manyetik desenlerin hassas kuantum bilgilerini koruduğu ‘hataya dayanıklı kuantum hesaplama’ teknolojileri için de kritik bir altyapı sunuyor.DAHA UCUZ VE ERİŞİLEBİLİR MALZEMELERAraştırmanın bir diğer önemli boyutu ise tedarik zinciri güvenliği. Bilim insanları, bu yöntemle karmaşık spin dokularının nerede ortaya çıkacağını tahmin edebiliyor. Bu öngörü yeteneği, endüstriyi daha uygun fiyatlı, yetiştirilmesi daha kolay ve bol bulunan materyallerle kristal geliştirmeye yönlendirebilir.Makalenin ortak yazarı Ian Campbell, stratejilerinin önemini şu sözlerle vurguladı: "Buradaki fikir, istenen özelliklere sahip tamamen yeni bir malzemeyi öngörerek tasarlamak. Bu sayede geleceğin teknolojileri için daha sağlam bir tedarik zinciri oluşturulabilir."