Sogenannte Magnonen-Chips nutzen magnetische Wellen, um elektrische Signale zu erzeugen. Sie könnten schnellere und effizientere Computersysteme ermöglichen.
Wissenschaftler der University of Delaware haben eine Entdeckung gemacht, die das Fundament der Computertechnik verändern könnte. Sie konnten erstmals zeigen, dass magnetische Wellen, bekannt als Magnonen, elektrische Signale in Materialien erzeugen.
Diese Erkenntnis gilt als entscheidender Schritt, da sie zwei Schlüsselkräfte in der Datenverarbeitung miteinander verbindet. Damit deutet die Forschung auf eine neue Generation von Computerchips hin, die deutlich schneller arbeiten und gleichzeitig überaus energieeffizient sind.
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Das Kernproblem heutiger Chips liegt oft in unnötigen Energieverlusten, die bei der Übertragung von Daten entstehen. Die neue Arbeit zeigt einen Weg auf, diese Verluste zu eliminieren. Gelingt die Umsetzung, könnte dies zu leistungsstärkeren und besonders stromsparenden Chips führen. Diese hätten die Fähigkeit, magnetische und elektrische Komponenten nahtlos miteinander zu verschmelzen.
Magnonen-Chips: Magnetische Wellen als Datenträger
Magnonen sind winzige magnetische Spinwellen, die sich durch verschiedene Materialien bewegen können. Eine neue theoretische Studie der Ingenieure belegt nun, dass diese Spinwellen in der Lage sind, nachweisbare elektrische Signale zu erzeugen. Der Mechanismus überbrückt somit eine wichtige technologische Lücke zwischen den beiden Kräften im Computing.
Die in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlichte Forschung geht sogar noch einen Schritt weiter. Sie identifiziert zugleich potenzielle Methoden, wie Wissenschaftler die Magnonen direkt mit elektrischen Feldern steuern können. Diese direkte Verknüpfung von Magnonen und Elektrizität war zuvor eine der größten Herausforderungen in der Chipentwicklung.
Der Weg zu Terahertz-Frequenzen
Die Arbeit der Wissenschaftler unterstützt die Mission des CHARM-Zentrums an der Universität. Das Zentrum ist darauf ausgerichtet, sogenannte hybride Quantenmaterialien zu entwerfen und deren Funktionen besser zu verstehen. Diese Materialien sollen primär im Terahertz-Frequenzbereich arbeiten, der als Schlüssel für die zukünftige Generation von Technologien gilt.
Die Forschungsergebnisse eröffnen die Möglichkeit für ganz neue Computerarchitekturen. Diese sollen elektrische und magnetische Systeme vollständig zusammenführen. Das Ziel ist klar: schnellere und energieeffizientere Technologien voranzutreiben, die dir die ultraschnelle Datenverarbeitung zugänglicher machen. Die primäre Finanzierung für dieses richtungsweisende Projekt erfolgte durch die National Science Foundation.
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