Ya sea un teléfono inteligente, una computadora o una máquina de diálisis, no hay ningún dispositivo electrónico sin chips y sus componentes electrónicos en el interior. Por lo tanto, los elementos del circuito individual a menudo se conectan utilizando construcciones de puente denominadas tridimensionales. Actualmente, los físicos de la Technische Universität Kaiserslautern TUK están trabajando en una variación más eficiente, donde se utilizan cuasipartículas específicas llamadas magnones en lugar de electrones. Han demostrado por primera vez, en un modelo inicial, que el flujo de corriente de magnón es posible en un circuito magnónico integrado, en cuyo caso ellos componentes solo se conectan en dos dimensiones. Estas investigaciones se han publicado en Avances científicos .
Una revolución técnica se produjo cuando el ingeniero estadounidense Jack Kilby desarrolló el circuito integrado en la década de 1960. Inicialmente ensamblado en una calculadora de bolsillo, esta tecnología permitió el triunfo de la computadora poco después, que a partir de ese momento llegó con procesadores cada vez más pequeños."Estos circuitos prepararon el escenario para la electrónica de consumo de hoy", según el profesor asociado Andrii Chumak, quien es investigador con su propio subgrupo en el Grupo de Investigación de Magnetismo dirigido por el profesor Burkard Hillebrands en el Departamento de Física en TUK. Kilby recibió el premioPremio Nobel de Física en el año 2000 y ahora se le conoce como el padre de los microchips.
En un estudio actual, el autor principal Qi Wang, estudiante de doctorado del Dr. Chumak, está trabajando en una nueva generación de circuitos. "La información puede transportarse en forma de momento angular intrínseco", continúa Chumak. "Estas partículas cuánticas son magnones"Pueden transportar significativamente más información en comparación con los electrones y requieren sustancialmente menos energía, así como producir menos calor desperdiciado. Esto los hace bastante interesantes, por ejemplo para computadoras más rápidas y más eficientes, particularmente en aplicaciones móviles".
En el estudio ahora publicado, los científicos han descrito por primera vez el llamado circuito integrado de magnón en el que la información se transporta a través de estas partículas. En este caso, son necesarios conductores y cruces de línea para conectar los elementos de conmutación individuales,como en el caso de los circuitos electrónicos. Los investigadores han logrado desarrollar dicha unión para los magnones en sus simulaciones. "Hemos logrado incluir este fenómeno en nuestros cálculos, que ya es bien conocido en física y se aplicará paraprimera vez en magnónica "según Qi Wang". Cuando dos conductores de magnón se colocan bastante juntos, las ondas se comunican en cierto punto entre sí, lo que significa que la energía de las ondas se transferirá de un conductor al siguiente."Esto se ha utilizado en aplicaciones ópticas durante bastante tiempo, por ejemplo, para el transporte de información entre fibras ópticas.
El subgrupo del Grupo de Magnetismo del Profesor Hillebrands, el equipo "Nano-Magnónico" liderado por Chumak, ha aprovechado este método para el cableado de elementos de circuito en un chip magnónico de una manera novedosa. Lo que es tan especial en estos nuevosresultados simulados, es que se pueden usar para uniones sin ninguna construcción de puente tridimensional. Esto es necesario en la electrónica clásica para garantizar el flujo de electrones entre varios elementos ". En nuestros circuitos usamos conexiones bidimensionales, en las cuales los conductores de magnón solamentedeben colocarse lo suficientemente cerca el uno del otro ", dice Qi Wang. Este punto de conexión se conoce como un acoplador direccional. Los investigadores ahora tienen la intención de diseñar el primer circuito magnónico con la ayuda de este modelo.
Para una futura producción de componentes informáticos, estos nuevos circuitos podrían contribuir significativamente a ahorrar material y, por lo tanto, a costos. Además, el tamaño de los componentes simulados se encuentra dentro del régimen de nanómetros, que es comparable a los componentes electrónicos modernos; sin embargo,la densidad de información usando magnones es significativamente mayor.
El profesor Chumak fue galardonado con una de las subvenciones más altas para la financiación de la investigación, una subvención de inicio del ERC por su trabajo en el área de Magnonics. El físico y su estudiante de doctorado Wang también forman parte de OPTIMAS, que está financiado por el estado de Renania Palatino.
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Materiales proporcionado por Technische Universität Kaiserslautern . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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