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首个磁子二维电路模拟成功

2018-01-29 浏览次数: 来源:http://www.cas.cn/kj/201801/t20180126_4633856.shtm

    所有电子设备都离不开芯片以及由芯片组成的集成电路,目前电子开关元件通常通过三维即所谓的桥结构连接。而德国凯泽斯劳滕技术大学科学家开发出了一种更有效的办法,他们用磁子(又称玻尔磁子)取代电子,并通过模型,首次展示了如何在集成振幅回路中使这些磁子形成电流,且只在二维尺度上与元件连接。该研究已发表在《科学进展》杂志上。

  这项研究工作由凯泽斯劳滕技术大学安德列·丘马克教授负责,论文第一作者是来自中国的博士生王齐。丘马克称,电子电路是当今通用电子产品的基础,物理学家正在开发新一代电路,其中就包括他们正在从事的研究。他们采用磁性材料的自旋波传递信息,这种波的量子粒子就是磁子。与电子相比,磁子可以传输更多的信息,消耗更少的能量,产生更少的废热,这可以使计算机变得更快,功能更强大。

  王齐介绍说,如同普通电子电路一样,为了连接各个开关元件,需要导体和所谓的线路交叉节点。在模拟研究中,他们成功地开发出了一个磁子交叉节点。当两个磁导体极其靠近时,粒子波的能量就会从一个导体传输到另一个导体。这一原理在光学上早已应用,如利用光纤来传送信息。

  这种集成磁角动量电路的特殊之处在于,其可以在没有三维桥梁结构的线路交叉节点使用,而在经典电子电路中,必须有三维桥梁结构的线路交叉节点,才能确保电子在多个元件之间流动。王齐说,他们的电路使用二维平面布线,磁子导体只需要靠近在一起,这个“接触点”被称为定向耦合器。研究人员将借助这个模型设计出第一个磁子电路。

  丘马克表示,对于未来计算机组件的生产,这些新颖的电路可以节省材料,从而节约成本。此外,模拟元件的尺寸控制在纳米尺度范围,可满足更先进的电子元件要求,毕竟磁子芯片的信息密度比电子芯片要大很多倍。


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