21 년 2022 월 XNUMX 일 (나노 워크 뉴스) 작은 자기 소용돌이는 고성능 컴퓨터의 메모리 스토리지를 변환할 수 있습니다. 자석은 특정 물질을 끌어들이는 보이지 않는 필드를 생성합니다. 일반적인 예는 냉장고 자석입니다. 일상 생활에서 훨씬 더 중요한 자석은 컴퓨터에 데이터를 저장할 수도 있습니다. 자기장의 방향(예: 위 또는 아래)을 이용하여 미세한 막대 자석은 각각 컴퓨터의 언어인 XNUMX 또는 XNUMX로 XNUMX비트의 메모리를 저장할 수 있습니다. 미국 에너지부(DOE) Argonne National Laboratory의 과학자들은 막대 자석을 작은 자기 소용돌이로 대체하려고 합니다.나노 편지, "자기 Skyrmion 격자의 열 히스테리시스 및 정렬 거동"). XNUMX억분의 XNUMX미터 정도로 작은 이 와류는 특정 자성 물질에서 형성되는 스커미온(skyrmion)이라고 합니다. 그들은 언젠가 고성능 컴퓨터의 메모리 저장을 위한 차세대 마이크로 전자공학을 도입할 수 있을 것입니다.
-92F(204켈빈)에서 -272F(104켈빈)까지의 온도에 따라 고도로 정렬된 그룹에서 무질서 그룹으로 스카이미온 그룹이 변경되었습니다. 밝은 점은 순서를 나타냅니다. (이미지: Argonne National Laboratory) “컴퓨터 메모리의 막대 자석은 하나의 매듭으로 묶인 신발 끈과 같습니다. 그것들을 되돌리는 데 거의 에너지가 필요하지 않습니다. 그리고 일부 중단으로 인해 오작동하는 막대 자석은 다른 막대 자석에 영향을 미칩니다.
“대조적으로 스커미온은 이중 매듭으로 묶인 신발끈과 같습니다. 끈을 아무리 세게 잡아당겨도 신발끈은 묶인 채로 남아 있습니다.” 따라서 skyrmions는 어떤 혼란에도 매우 안정적입니다. 또 다른 중요한 특징은 과학자들이 온도를 변경하거나 전류를 가함으로써 행동을 제어할 수 있다는 것입니다.
과학자들은 다양한 조건에서 스커미온의 행동에 대해 배울 것이 많습니다. 이를 연구하기 위해 Argonne이 이끄는 팀은 Argonne에 있는 DOE Office of Science 사용자 시설인 CNM(Center for Nanoscale Materials)에서 고배율 전자 현미경과 함께 작동하는 인공 지능(AI) 프로그램을 개발했습니다. 현미경은 매우 낮은 온도에서 샘플의 스커미온을 시각화할 수 있습니다.
팀의 자성 물질은 철, 게르마늄 및 텔루르의 혼합물입니다. 구조적으로 이 재료는 여러 장으로 된 종이 더미와 같습니다. 이러한 시트의 스택에는 많은 skyrmion이 포함되어 있으며 단일 시트는 위에서 벗겨져 CNM과 같은 시설에서 분석될 수 있습니다.
MSD에서 박사후 연구원으로 임명된 Yue Li는 "기계 학습이라고 하는 AI의 형태와 결합된 CNM 전자 현미경을 통해 우리는 스커미온 시트와 다양한 온도에서 그 거동을 시각화할 수 있었습니다."라고 말했습니다.
"가장 흥미로운 발견은 스커미온이 화씨 영하 60도 이상에서 고도로 정렬된 패턴으로 배열된다는 것입니다."라고 MSD의 재료 과학자이자 그룹 리더인 Charudatta Phatak은 말했습니다. "하지만 샘플을 식히면 스커미온 배열이 바뀝니다." 맥주 거품의 거품처럼 일부 skyrmion은 더 커지고 일부는 작아지고 일부는 합쳐지고 일부는 사라집니다.
영하 270도에서 층은 거의 완전한 무질서 상태에 도달했지만 온도가 영하 60도로 돌아오자 질서가 회복되었습니다. 온도 변화에 따른 이러한 질서-무질서 전이는 메모리 저장을 위한 미래의 마이크로 전자 공학에서 활용될 수 있습니다.
"저희는 스커미온 에너지 효율이 연구에 사용되는 고성능 컴퓨터의 현재 메모리보다 100~1000배 더 좋을 것으로 추정합니다."라고 McCray는 말했습니다.
에너지 효율은 차세대 마이크로 전자 공학에 필수적입니다. 오늘날의 마이크로전자공학은 이미 전 세계 전기의 약 10%를 차지하고 있습니다. 그리고 그 숫자는 2030년까지 두 배가 될 수 있습니다. 보다 에너지 효율적인 전자 제품을 찾아야 합니다.
-92F(204켈빈)에서 -272F(104켈빈)까지의 온도에 따라 고도로 정렬된 그룹에서 무질서 그룹으로 스카이미온 그룹이 변경되었습니다. 밝은 점은 순서를 나타냅니다. (이미지: Argonne National Laboratory) “컴퓨터 메모리의 막대 자석은 하나의 매듭으로 묶인 신발 끈과 같습니다. 그것들을 되돌리는 데 거의 에너지가 필요하지 않습니다. 그리고 일부 중단으로 인해 오작동하는 막대 자석은 다른 막대 자석에 영향을 미칩니다.
“대조적으로 스커미온은 이중 매듭으로 묶인 신발끈과 같습니다. 끈을 아무리 세게 잡아당겨도 신발끈은 묶인 채로 남아 있습니다.” 따라서 skyrmions는 어떤 혼란에도 매우 안정적입니다. 또 다른 중요한 특징은 과학자들이 온도를 변경하거나 전류를 가함으로써 행동을 제어할 수 있다는 것입니다.
과학자들은 다양한 조건에서 스커미온의 행동에 대해 배울 것이 많습니다. 이를 연구하기 위해 Argonne이 이끄는 팀은 Argonne에 있는 DOE Office of Science 사용자 시설인 CNM(Center for Nanoscale Materials)에서 고배율 전자 현미경과 함께 작동하는 인공 지능(AI) 프로그램을 개발했습니다. 현미경은 매우 낮은 온도에서 샘플의 스커미온을 시각화할 수 있습니다.
팀의 자성 물질은 철, 게르마늄 및 텔루르의 혼합물입니다. 구조적으로 이 재료는 여러 장으로 된 종이 더미와 같습니다. 이러한 시트의 스택에는 많은 skyrmion이 포함되어 있으며 단일 시트는 위에서 벗겨져 CNM과 같은 시설에서 분석될 수 있습니다.
MSD에서 박사후 연구원으로 임명된 Yue Li는 "기계 학습이라고 하는 AI의 형태와 결합된 CNM 전자 현미경을 통해 우리는 스커미온 시트와 다양한 온도에서 그 거동을 시각화할 수 있었습니다."라고 말했습니다.
"가장 흥미로운 발견은 스커미온이 화씨 영하 60도 이상에서 고도로 정렬된 패턴으로 배열된다는 것입니다."라고 MSD의 재료 과학자이자 그룹 리더인 Charudatta Phatak은 말했습니다. "하지만 샘플을 식히면 스커미온 배열이 바뀝니다." 맥주 거품의 거품처럼 일부 skyrmion은 더 커지고 일부는 작아지고 일부는 합쳐지고 일부는 사라집니다.
영하 270도에서 층은 거의 완전한 무질서 상태에 도달했지만 온도가 영하 60도로 돌아오자 질서가 회복되었습니다. 온도 변화에 따른 이러한 질서-무질서 전이는 메모리 저장을 위한 미래의 마이크로 전자 공학에서 활용될 수 있습니다.
"저희는 스커미온 에너지 효율이 연구에 사용되는 고성능 컴퓨터의 현재 메모리보다 100~1000배 더 좋을 것으로 추정합니다."라고 McCray는 말했습니다.
에너지 효율은 차세대 마이크로 전자 공학에 필수적입니다. 오늘날의 마이크로전자공학은 이미 전 세계 전기의 약 10%를 차지하고 있습니다. 그리고 그 숫자는 2030년까지 두 배가 될 수 있습니다. 보다 에너지 효율적인 전자 제품을 찾아야 합니다.
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- 출처: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=61881.php
