Logika z trójwymiarowych nanomagnesów

Naukowcy z Uniwersytetu Technicznego w Monachium (Niemcy) przedstawili na łamach prestiżowego czasopisma Nanotechnology swoje najnowsze badania, związane z nowym rodzajem układów elektronicznych. Wstępne badania są obiecujące i mogą przynieść nowe korzyści w elektronice w przyszłości. Chodzi o wykorzystanie innowacyjnych struktur trójwymiarowych zbudowanych z nanomagnesów, co zastąpić ma obecnie stosowane tranzystory. Celem badań jest znalezienie nowych odpowiedników dla technologii CMOS, których granice możliwości są coraz bliżej. Jeśli nie znajdzie się nowych elementów i technologii, rozwój elektroniki może zostać zatrzymany, póki nie odkryje się czegoś nowego. Na szczęście, niektórzy nad znalezieniem następców pracują już teraz. Propozycją są wspomniane elementy nanomagnetyczne, które badane są przez naukowców w Monachium przy współpracy z inżynierami z Uniwersytetu Notre Dame. Ich publikacje dotyczące konstrukcji trójwymiarowych bramek magnetycznych można znaleźć we wspomnianym czasopiśmie Nanotechnology. Idea opiera się na budowie stosu nanomagnesów konstruując bramki większościowe, które będzie można wykorzystać jako programowalne przełączniki w elektronicznych układach cyfrowych. Zmiana stanu z zero na jeden jest realizowana przez zmianę polaryzacji odpowiedniego elementu stosu. Dane odczytujemy za pomocą dodatkowego nanomagnesu wyjściowego. Odpowiednia metoda sterowania pozwala na nie tylko przesyłanie sygnałów, ale ich buforowanie i synchronizowanie, podobnie jak to ma miejsce w elementach zatrzaskowych znanych z konwencjonalnej elektroniki cyfrowej. Jednakże elektronika (nano)magnetyczna nie jest jeszcze zbyt poważnie postrzegana, nawet jako następcę dla technologii CMOS. Związane jest to z kilkoma trudnościami i słabymi osiągami wydajnościowymi (prędkością przesyłania danych). Znajduje się to nadal w sferze „rozważań” i układów badawczych. Technologia ta jednak nie jest pozbawiona zalet. Wręcz przeciwnie, niesie ze sobą kilka istotnych korzyści. Głównymi zaletami są: nieulotne zapisywanie danych (nie potrzeba energii elektrycznej, by zachować stan tak stworzonych bramek) oraz bardzo niskie zużycie energii (kilkukrotnie niższe, niż w obecnie stosowanych technologiach). Oznacza to, że komponenty nanomagnetyczne mogą być ciekawą alternatywą jako technologia przechowywania informacji. Co więcej, technologia nanomagnetyczna pozwala na bardzo gęste upakowanie „komórek”. Wielkość takiej komórki porównywalna może być z tranzystorem. Jednakże ten drugi wymaga doprowadzeń, licznych ścieżek, kontaktów, itd. Nanomagnesy działają na zasadzie sprzęgania pól. Samych też elementów nanomagnetycznych, potrzebnych np. do budowy sumatora (takiego jak w CMOS) potrzeba mniej.