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Mar 09, 2023

Los nuevos transistores Skyrmion impulsan la investigación cuántica y de IA

25 de mayo de 2023 Este artículo

25 de mayo de 2023

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por el Consejo Nacional de Investigación de Ciencia y Tecnología

En una era marcada por una crisis energética cada vez mayor, el mundo se encuentra al borde de una revolución transformadora en la tecnología de espintrónica, que promete un consumo de energía ultrabajo junto con un rendimiento superior. Para ilustrar el potencial, considere esto: la energía consumida por AlphaGo durante su famoso juego Go en 2016 equivalía al uso diario de energía de 100 hogares. Para 2021, la IA de conducción autónoma de Tesla requería más de diez veces esa cantidad de energía para el aprendizaje.

En respuesta a esta creciente demanda, el Instituto de Investigación de Estándares y Ciencias de Corea (KRISS) ha sido pionero en el primer transistor del mundo capaz de controlar skyrmions. Este avance allana el camino para el desarrollo de dispositivos de energía ultrabaja de próxima generación y se prevé que haga contribuciones significativas a la investigación cuántica y de IA. Los hallazgos se publican en la revista Advanced Materials.

Los skyrmions, dispuestos en una estructura de giro similar a un vórtice, son únicos porque pueden miniaturizarse a varios nanómetros, lo que los hace móviles con una potencia excepcionalmente baja. Esta característica los posiciona como un elemento crucial en la evolución de las aplicaciones de la espintrónica.

El crecimiento explosivo de la ingeniería electrónica en el siglo XXI se remonta a la invención de 1947 del transistor en Bell Laboratories en los Estados Unidos. Actuando como amplificador e interruptor de corrientes eléctricas, el transistor ha sido fundamental en el campo de la ingeniería electrónica. El descubrimiento del skyrmion en 2009 provocó una amplia investigación sobre un transistor basado en skyrmion, pero la ausencia de tecnología esencial para controlar el movimiento del skyrmion frustró estos esfuerzos.

Este cuello de botella se ha superado con el transistor skyrmion recientemente desarrollado por KRISS, que aprovecha la tecnología patentada para gestionar electrónicamente el movimiento de los skyrmions creados en materiales magnéticos. Esta solución innovadora permite el control preciso del flujo o la detención de skyrmion, similar a cómo los transistores convencionales modulan la corriente eléctrica.

Un aspecto crítico de la gestión del movimiento de los skyrmiones magnéticos radica en el control de la anisotropía magnética, que influye en la energía de los skyrmions. Investigaciones anteriores se esforzaron por regular la anisotropía magnética a través del movimiento de oxígeno dentro de los dispositivos, pero no lograron un control uniforme.

Superando este desafío, el KRISS Quantum Spin Team desarrolló un método innovador para el control uniforme de la anisotropía magnética aprovechando el hidrógeno dentro de los aisladores de óxido de aluminio, marcando una primicia mundial en la implementación experimental de transistores skyrmion.

Este hito representa otra tecnología fundamental para los dispositivos espintrónicos, luego del logro del instituto en 2021 en la generación, eliminación y movimiento de skyrmions. El advenimiento del transistor espintrónico acelerará el desarrollo de dispositivos basados ​​en espintrónica, como los dispositivos lógicos y neuromórficos, que ofrecen ventajas sustanciales en el consumo de energía, la estabilidad y la velocidad sobre los dispositivos electrónicos tradicionales.

El Dr. Chan Yong Hwang, director del Instituto de Tecnología Cuántica KRISS, dice: "Las principales empresas coreanas están centrando su atención en los semiconductores de próxima generación que utilizan la espintrónica para superar las limitaciones de los semiconductores de silicio actuales. Planeamos avanzar en la tecnología relacionada con la espintrónica. más e incorporarlos en dispositivos semiconductores de próxima generación y tecnología cuántica".

Reflexionando sobre la importancia del logro, el Dr. Seungmo Yang, investigador sénior de KRISS, dice: "El transistor inició la revolución digital del siglo XX. Ahora, el transistor skyrmion está preparado para catalizar una transformación similar, impulsando la tecnología de la espintrónica. revolución del siglo XXI".

Más información: Seungmo Yang et al, Transistor Skyrmion magnético activado con anisotropía magnética controlada por voltaje, Materiales avanzados (2022). DOI: 10.1002/adma.202208881

Información del diario:Materiales avanzados

Proporcionado por el Consejo Nacional de Investigación de Ciencia y Tecnología