Notizia

Mar 09, 2023

I nuovi transistor Skyrmion promuovono la ricerca quantistica e sull’intelligenza artificiale

May 25, 2023 This article

25 maggio 2023

Questo articolo è stato rivisto in base al processo editoriale e alle politiche di Science X. Gli editori hanno evidenziato i seguenti attributi garantendo al tempo stesso la credibilità del contenuto:

verificato

pubblicazione sottoposta a revisione paritaria

correggere le bozze

dal Consiglio Nazionale delle Ricerche di Scienza e Tecnologia

In un’era segnata da una crescente crisi energetica, il mondo si trova sull’orlo di una rivoluzione trasformativa nella tecnologia spintronica, che promette consumi energetici estremamente bassi abbinati a prestazioni superiori. Per illustrare il potenziale, consideriamo questo: l’energia consumata da AlphaGo durante il suo famoso gioco Go nel 2016 equivaleva al consumo energetico giornaliero di 100 famiglie. Entro il 2021, l’intelligenza artificiale di guida autonoma di Tesla richiederà oltre dieci volte quella quantità di energia per l’apprendimento.

In risposta a questa crescente domanda, il Korea Research Institute of Standards and Science (KRISS) ha sviluppato il primo transistor al mondo in grado di controllare gli skyrmion. Questa svolta apre la strada allo sviluppo di dispositivi a bassissimo consumo di prossima generazione e si prevede che apporterà un contributo significativo alla ricerca quantistica e sull’intelligenza artificiale. I risultati sono pubblicati sulla rivista Advanced Materials.

Gli Skyrmion, disposti in una struttura rotante simile a un vortice, sono unici perché possono essere miniaturizzati a diversi nanometri, rendendoli mobili con una potenza eccezionalmente bassa. Questa caratteristica li posiziona come un elemento cruciale nell’evoluzione delle applicazioni spintroniche.

La crescita esplosiva dell’ingegneria elettronica nel 21° secolo può essere fatta risalire all’invenzione del transistor nel 1947 presso i Bell Laboratories negli Stati Uniti. Agendo come amplificatore e interruttore per la corrente elettrica, il transistor è stato fondamentale nel campo dell'ingegneria elettronica. La scoperta dello Skyrmion nel 2009 ha dato il via a un'ampia ricerca su un transistor basato su Skyrmion, ma l'assenza di una tecnologia essenziale per controllare il movimento degli Skyrmion ha vanificato questi sforzi.

Questo collo di bottiglia è stato superato con il transistor skyrmion di nuova concezione di KRISS, che sfrutta la tecnologia proprietaria per gestire elettronicamente il movimento degli skyrmion creati nei materiali magnetici. Questa soluzione innovativa consente il controllo preciso del flusso o dell'arresto dello skyrmion, in modo simile al modo in cui i transistor convenzionali modulano la corrente elettrica.

Un aspetto critico nella gestione del movimento degli skyrmion magnetici risiede nel controllo dell'anisotropia magnetica, che influenza l'energia degli skyrmion. Precedenti ricerche avevano tentato di regolare l'anisotropia magnetica attraverso il movimento dell'ossigeno all'interno dei dispositivi, ma non erano riuscite a ottenere un controllo uniforme.

Superando questa sfida, il KRISS Quantum Spin Team ha sviluppato un metodo innovativo per il controllo uniforme dell’anisotropia magnetica sfruttando l’idrogeno all’interno degli isolanti in ossido di alluminio, segnando una prima mondiale nell’implementazione sperimentale dei transistor Skyrmion.

Questa pietra miliare rappresenta un'altra tecnologia fondamentale per i dispositivi spintronici, dopo il traguardo raggiunto dall'istituto nel 2021 nella generazione, eliminazione e movimento degli skyrmioni. L'avvento del transistor spintronico è destinato ad accelerare lo sviluppo di dispositivi basati sulla spintronica, come i dispositivi neuromorfici e logici, che offrono vantaggi sostanziali in termini di consumo energetico, stabilità e velocità rispetto ai dispositivi elettronici tradizionali.

Il dottor Chan Yong Hwang, direttore del KRISS Quantum Technology Institute, afferma: "Le principali aziende coreane stanno concentrando la loro attenzione sui semiconduttori di prossima generazione che utilizzano la spintronica per trascendere i vincoli degli attuali semiconduttori in silicio. Abbiamo in programma di far avanzare la tecnologia legata alla spintronica ulteriormente e incorporarli nei dispositivi a semiconduttore di prossima generazione e nella tecnologia quantistica."