次世代コンピューターの重要なステップ：Vital Insight Into Spintronics

科学者は次世代のコンピューターに一歩近づいています。 ケンブリッジのキャベンディッシュ研究所の物理学科で行われた研究は、トランジスタの後継と見なされているスピントロニクス（スピンエレクトロニクス）の新しい理解を提供します。



スピントロニクスは、電子の小さな磁気モーメント、つまり「 スピン 」を使用します。これにより、高速ポテンシャル、高密度、低消費電力により、計算能力を根本的に変えることができます。 新しい研究により、「スピン」をより効果的にする方法が明らかになりました。



過去50年間、エレクトロニクスの進歩は、現代の情報社会の基盤である小型で強力なコンピューターを作成するために、半導体業界のトランジスターの削減に大きく依存してきました。 1965年、Intelの共同設立者であるGordon Mooreは、集積回路に配置されるトランジスタの数は1958年から1965年の間に毎年2倍になり、この傾向は少なくとも10年間続くと予測しました。



ムーアの法則としても知られるこの予測は、実際にこの傾向を説明しており、現在も続いていますが、この傾向の終わり-トランジスタが原子のように小さくなり、トランジスタをさらに減らすことができない場合-これはすでに2015年に予想されています（まあ、期待しましょう...）。



スピントロニクス研究は、半導体技術に代わるスピンベースの電子技術を開発する試みです。 科学者はすでに、1988年に巨大磁気抵抗（GMR）の作用が発見されてから、新しいスピンエレクトロニクスの開発を開始しました。 GMR効果の発見は、ハードドライブのサイズのブレークスルーをもたらし、iPodなどのポータブル電子デバイスの開発における重要な瞬間でした。



従来の技術は電子電荷の使用に基づいていますが、スピントロニクス領域はスピン操作に基づいています。 スピントロニクスのユニークな特性の1つは、電荷を通過させずにスピンを伝達できることです。 これは「スピン流」と呼ばれ、電子操作の他の概念とは異なり、電気デバイスで熱を発生させることなくスピン流を介して情報を伝達できます。 スピン流を作成する際の主な問題は、現在および将来の電子デバイスをサポートするのに十分な量のスピン流を作成することが難しいことです。



しかし、新しいケンブリッジの研究者は、ミュンスターのグループであるセルゲイ・デモクリトフ教授と密接に協力して、この問題に対処しました。 より強いスピン流を作り出すために、研究者はスピン波と呼ばれるスピンの集団運動を使用しました。 スピン波をまとめることにより、彼らはスピン流を生成するための新しい、より効率的な方法を示しました。



キャベンディッシュ研究所のマイクロエレクトロニクスグループの呉林秀和博士は、次のように述べています。 私たちのアイデアは、このようなスピン波の相互作用を利用して、効果的なスピン電流を作り出すことです。」



彼らによると、スピン波の相互作用の1つ（いわゆる3マグノン分裂）は、事前に相互作用するスピン波を使用するよりも10倍効率的なスピン電流を生成します。



さて、トランジスタが原子のサイズになる2015年を待っています:)