Вчені з Копенгагенського університету відкрили фундаментальну властивість магнетизму, яка дозволить створити нове покоління більш потужних і менш гарячих комп’ютерів. Дослідження опубліковано в журналі Nature Communications.
Дослідники з Інституту Нільса Бора Копенгагенського університету довели існування магнітного аналога блохівських коливань. У своїй роботі фізики показали, що доменні стінки в феромагнітному ланцюжку з легкими осями поводяться, як квазічастинки, які під впливом магнітного поля здійснюють коливальні рухи.
Дослідники пояснюють, що магнітні матеріали не обов’язково орієнтовані однорідно: області з північним і південним магнітними полюсами можуть існувати поруч. Ці області називаються доменами, а межа між доменами – доменною стінкою. Хоча доменна стінка не є фізичним об’єктом, вона, як відзначають фізики, має ряд властивостей частинок.
“Добре відомо, що можна змінити положення доменної стінки, застосувавши магнітне поле. Спочатку вона буде реагувати на вплив як фізичний об’єкт, який піддається гравітації й прискорюється, поки не впаде на поверхню. Проте у квантовому світі діють інші закони”, – пояснює професор Кім Лефманн, співавтор дослідження.
Вчені показують, що на квантовому рівні квазічастинки, доменні стінки, поводяться одночасно як об’єкти і як хвилі. Хвильові властивості означають, що прискорення сповільнюється, коли доменна стінка взаємодіє з атомами в навколишньому середовищі. Незабаром прискорення повністю припиниться, і положення стінки почне коливатися.
Аналогічне явище спостерігається для електронів. Воно називається блохівськими коливаннями на честь фізика і лауреата Нобелівської премії Фелікса Блоха, який відкрив їх в 1929 році. Як відзначають автори нової роботи ще в 1996 році швейцарські фізики-теоретики припустили, що аналог блохівських коливань може існувати в магнетизмі. Однак підтвердити цю гіпотезу вдалося тільки зараз.
Вчені вважають, що нова властивість магнетизму може бути корисно в розвитку комп’ютерів. Коливальні властивості доменних стінок, як вважають фізики, можна використовувати для створення магнітних комп’ютерів, в яких доменні стінки замінять електрони для передачі інформації.
“Функція комп’ютера полягає в передачі електричного струму через мікрочіп. Хоча кількість крихітна, струм буде не тільки передавати інформацію, але і сприяти нагріванню чіпа. Коли у вас є величезна кількість щільно упакованих компонентів, тепло стає проблемою. Це одна з причин, по якій ми досягли межі стиснення компонентів. Комп’ютер, заснований на магнетизмі, дозволить уникнути проблеми перегріву”, – говорить Кім Лефманн, професор фізики з Інституту Нільса Бора Копенгагенського університету та співавтор дослідження.