Проблемы и перспективы спинтроники.

Спинволновая электрона представляет собой направление в наноэлектронике, в котором изучаются эффекты и явления а магнитоупорядоченных континуальных средах, а также принципы создания приборов и устройств обработки и хранения информации.

Спинтроника объединяет области исследований и разработок эффектах переноса спинов в качестве носителей информации.

В этом случае, спин выступает в роли динамической неоднородности, принятой за единицу информации в функциональной электронике.

В соответствии с квантово-механическим представлением, элементраная частица в атоме характеризуется собственным или спиновым и орбитальным механическими моментами. Спиновой момент имеет квантовую природу и собственные значения проекции спинового момента частицы S на некоторую ось квантуются. Магнитный момент атома складывается из обритальных и спиновых моментов всех электронов, входящих в атом, и спинового магнитного момента ядра.

Ее отличие от традиционной электроники заключается в том, что если в обычном электрическом токе перемещаются заряды, то в электронике нового поколения перемещаются спины электронов.
Спин электрона (собственный момент импульса) − это внутренняя характеристика электрона, имеющая квантовую природу и не зависящая от движения электрона. Спин электрона может находиться в одном из двух состояний − либо «спин-вверх» (направление спина совпадает с направлением намагниченности магнитного материала), либо «спин-вниз» (спин и намагниченность разно-направлены).

«Вращение» электрона и его верхней и нижней ориентации кодирует логические биты в системе. При кодировании битов ученые предлагают ориентироваться на физическое пространство, в котором находится электрон. Электрон, ось которого направлена условно вверх, принимают за логическую единицу, а электрон, ось которого направлена условно вниз — за логический ноль.

В чем состоит миссия спинтроники?
В ближайшие десять-пятнадцать лет кремниевые процессоры достигнут предела своих возможностей. Поэтому уже сейчас ученые ищут новые физические принципы, на которых будут построены быстродействующие устройства с низким энергопотреблением и тепловыделением.
В спинтронных устройствах переворот спина практически не требует затрат энергии, а в промежутках между операциями устройство отключается от источника питания. Если изменить направление спина, то кинетическая энергия электрона не изменится. Это означает, что тепла почти не выделяется.
Специалисты выделяют три главных направления развития спинтроники: квантовый компьютер, спиновый полевой транзистор и спиновая память.
По словам ученых из IBM, электроны очень быстро меняют спины – на переключение тратится около 100 пикосекунд (1 пикосекунда – одна триллионная доля секунды). И в этом заключается основная проблема – 100 пикосекунд недостаточно, чтобы микросхемы успели зафиксировать изменение состояния в системе.