Des scientifiques du Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) ont montré comment une grille de cobalt peut être programmée de manière fiable à température ambiante. En outre, ils ont découvert que pour chaque trou ("antidote"), trois états magnétiques peuvent être configurés dans une grille magnétique perforée à l'échelle nanométrique. Les résultats ont été publiés dans la revue Rapports scientifiques .

Le physicien Rantej Bali de la HZDR, avec des scientifiques de Singapour et d'Australie, conçu une structure de grille spéciale dans une fine couche de cobalt afin de programmer ses propriétés magnétiques. Des collègues de l'Université nationale de Singapour ont produit la grille en utilisant un processus photolithographique similaire à celui actuellement utilisé dans la fabrication des puces. Environ 250 trous de taille nanométrique, soi-disant antidotes, ont été créés à intervalles réguliers avec des interstices de seulement 150 nanomètres dans la couche de cobalt. Afin de pouvoir le programmer de manière stable, les experts de Singapour ont suivi le design de Dresde, qui a spécifié une épaisseur de couche métallique d'environ 50 nanomètres.

A ces dimensions, la grille antidote au cobalt présentait des propriétés intéressantes. L'équipe du Dr Bali a découvert qu'à l'aide d'un champ magnétique appliqué de l'extérieur, trois états magnétiques distincts autour de chaque trou pourraient être configurés. Les scientifiques ont appelé ces états "G", "C" et "Q." Le Dr Bali dit, "En optimisant la géométrie de l'antidote, nous avons pu montrer que les tours, ou les moments magnétiques des électrons, pouvait être programmé de manière fiable autour des trous."

Blocs de construction pour la logique future

Étant donné que les trous programmables individuellement sont situés dans une couche métallique magnétique, la géométrie de la grille a une utilisation potentielle dans les ordinateurs qui fonctionneraient avec des ondes de spin au lieu du courant électrique. « Les ondes de spin sont similaires aux vagues dites mexicaines que vous voyez dans un stade de football. La vague se propage à travers le stade, mais les fans individuels - dans notre cas, les électrons — restez assis", explique le Dr Bali. Les puces logiques utilisant de telles ondes de spin consommeraient beaucoup moins d'énergie que les processeurs actuels, car aucun courant électrique n'est impliqué.

De nombreux états magnétiques peuvent être réalisés dans la grille perforée afin que les ondes de spin puissent, par exemple, se voir attribuer des orientations précises. Cela pourrait permettre une vitesse de traitement plus élevée dans les futures puces logiques. "Nos grilles perforées pourraient également fonctionner comme composants de futurs circuits fonctionnant avec des ondes de spin", dit le Dr Bali. Le doctorant Tobias Schneider étudie actuellement la dynamique développée par les ondes de spin dans de telles grilles perforées. Entre autres aspects, il participe au développement de programmes informatiques spéciaux permettant le calcul complexe des états magnétiques dans des grilles perforées.