S gadoliniem-galiem-granátem na cestě k (téměř) bezproudovému počítači
Díky objevu vídeňského výzkumného týmu se přibližuje vývoj (téměř) bezproudových magnonických (nikoli magnetických!) počítačů.
Magnonické počítače přenášejí informace pomocí magnetických vln namísto elektrických signálů. Výzkum v této oblasti probíhá již delší dobu, protože počítače založené na elektronech se stále více dostávají na hranice svých možností. Tyto (téměř) bezproudové počítače se však dosud nepodařilo zrealizovat. Nový impuls nyní přináší nový vývoj výzkumné skupiny „Nanomagnetismus a magnonika“ na Vídeňské univerzitě, v němž se využívá gadolinium-galliový granát (GGG).
Rychlý přenos informací pomocí krátkých vln
Ústřední roli v magnonických počítačích hrají magnetické rotační momenty, které se šíří materiálem ve formě vln. Kvazicástice těchto spinových vln se nazývají „magnony“. Největší výzvou v oblasti magnoniky bylo dosud zkrácení vlnové délky spinových vln. Čím je totiž kratší, tím rychleji se přenáší informace. Dosud bylo možné vlnovou délku zkrátit pouze pomocí velmi složitých hybridních struktur nebo synchrotronu, tedy urychlovače částic. Jelikož jsou takové postupy velmi náročné, výzkum magnonických počítačů již nějakou dobu stagnuje.
Intensita je klíčová
Nový objev vídeňské výzkumné skupiny spočívá v tom, že vlnovou délku spinových vln lze měnit v závislosti na jejich intenzitě. Spoluautor studie a vedoucí týmu NonoMag Andrii Cumak to laické veřejnosti srozumitelně vysvětluje pomocí metafory: „Je užitečné si tuto metodu představit na příkladu světla. Když změníte vlnovou délku světla, změní se jeho barva. Změní-li se však intenzita, změní se pouze jas. V tomto případě jsme našli způsob, jak změnit barvu tím, že změníme intenzitu spinových vln. Tento jev nám umožnil vybudit mnohem kratší a mnohem kvalitnější spinové vlny.“
Důležitý krok na cestě ke komplexním systémům
Dosud se výzkumníkům podařilo vyvolat vlnovou délku 200 nanometrů. Simulace však ukázaly, že jsou možné i ještě kratší vlnové délky. Vědcům se navíc podařilo vygenerovat spinové vlny s konstantní amplitudou, což je důležité pro vývoj integrovaných obvodů. Ty jsou zase klíčovým prvkem pro konstrukci složitějších systémů a tím pádem i pro vývoj plně funkčního magnonového počítače. Tento cíl zatím nebyl dosažen, ale cesta k němu pokračuje.
Galium a gadolinium jsou žádané hmotné aktiva
Gadolin-gal-granát se vyrábí synteticky a v průmyslu se často používá, například při výrobě optických komponentů.
Jeho hlavní složky, gallium a gadolinium, jsou velmi žádané kovy zásadního významu pro výrobu. Jako investice do hmotných aktiv navíc tyto suroviny představují zajímavou investiční příležitost s atraktivními výnosy, která je po uplynutí jednoho roku držení osvobozena od daně.