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Un equipo de investigadores internacionales de la Universidad de Wyoming ha encontrado una técnica innovadora para regular los pequeños estados magnéticos de los imanes de van der Waals bidimensionales (2D) ultrafinos. Esta tecnología funciona de manera similar a un interruptor de luz para controlar una bombilla. La investigación fue publicada en la revista. comunicación de la naturaleza.
Imagine un futuro en el que las computadoras puedan aprender y tomar decisiones de una manera que imite el pensamiento humano, pero a una velocidad y eficiencia que exceda las capacidades actuales de las computadoras en órdenes de magnitud.
Nuestro descubrimiento podría conducir a dispositivos de almacenamiento avanzados que almacenen más datos y utilicen menos energía, o permitir el desarrollo de tipos de computadoras completamente nuevos que puedan resolver rápidamente problemas que actualmente son intratables..
Jifa Tian, profesora asistente, Departamento de Física y Astronomía, Universidad de Wyoming
Tian también es director interino del Centro de Ingeniería y Ciencia de la Información Cuántica de la Universidad de Washington.
Los materiales de Van der Waals consisten en capas 2D fuertemente unidas que están débilmente unidas en la tercera dimensión por las fuerzas de Van der Waals. El grafito, un material de Van der Waals, tiene amplias aplicaciones industriales en electrodos, lubricantes, fibras, intercambiadores de calor y baterías. La naturaleza de las fuerzas de Van der Waals entre capas permite a los investigadores pelar las capas hasta alcanzar un espesor atómico utilizando cinta adhesiva.
El grupo desarrolló un dispositivo llamado “unión de túnel magnético”, que consta de dos capas de grafeno superpuestas sobre triyoduro de cromo, un imán aislante bidimensional de sólo unos pocos átomos de espesor.
Tian explica que al hacer fluir una pequeña corriente eléctrica, llamada corriente de túnel, a través de esta estructura tipo sándwich, se puede controlar la orientación de los dominios magnéticos (de unos 100 nm de tamaño) dentro de las capas individuales de triyoduro de cromo.
Específicamente, esta corriente de túnel no solo puede controlar la dirección de conmutación entre dos estados de espín estables, sino que también induce y manipula la conmutación entre estados de espín metaestables, la llamada conmutación estocástica..
ZhuangEn Fu, investigador postdoctoral, Universidad de Maryland
Tian dijo: “Este avance no sólo es fascinante; es muy práctico. Utiliza tres órdenes de magnitud menos de energía que los métodos tradicionales, comparable a cambiar una bombilla vieja por una LED, lo que lo convierte en un posible punto de inflexión para tecnologías futuras..”
Nuestra investigación podría conducir al desarrollo de nuevos tipos de dispositivos informáticos que sean más rápidos, más pequeños, más eficientes energéticamente y más potentes que nunca. Nuestra investigación representa un avance significativo en el magnetismo en el límite 2D y sienta las bases para nuevas y potentes plataformas informáticas, como las computadoras probabilísticas..
Jifa Tian, profesora asistente, Departamento de Física y Astronomía, Universidad de Wyoming
Los bits, o 0 y 1, se utilizan en las computadoras tradicionales para almacenar información. Este código binario es la base de todas las operaciones aritméticas convencionales. La capacidad de procesamiento de las computadoras cuánticas aumenta exponencialmente porque utilizan bits cuánticos que pueden representar los números “0” y “1” al mismo tiempo.
Tian dijo: “En nuestro trabajo, desarrollamos lo que se podría considerar un bit probabilístico que puede cambiar entre «0» y «1» (dos estados de giro) en función de las probabilidades controladas por la corriente de túnel; Basados en las propiedades únicas de los imanes 2D ultrafinos, estos bits se pueden unir de manera similar a las neuronas del cerebro para formar un nuevo tipo de computadora, llamada computadora probabilística..”
Tian concluyó: “Lo que hace que estas nuevas computadoras sean potencialmente revolucionarias es su capacidad para abordar tareas que son increíblemente desafiantes para las computadoras tradicionales e incluso cuánticas, como ciertos tipos de tareas complejas de aprendizaje automático y problemas de procesamiento de datos; Son inherentemente tolerantes a fallas, de diseño simple y ocupan menos espacio, lo que podría conducir a tecnologías informáticas más eficientes y potentes..”
Para aclarar cómo las corrientes de túnel afectan los estados de espín en las uniones de túneles magnéticos 2D, Hua Chen, profesor asociado de física en la Universidad Estatal de Colorado, y Allan MacDonald, profesor de física en la Universidad de Texas-Austin, trabajaron juntos para desarrollar un teoría desarrollar modelo. Contribuciones adicionales provinieron de la Universidad Penn State, la Universidad Northeastern y el Instituto Nacional de Ciencia de Materiales en Namiki, Tsukuba, Japón.
La investigación fue financiada por el Departamento de Energía de Estados Unidos; Wyoming NASA EPSCoR (Programa establecido para estimular la investigación competitiva); la Fundación Nacional de Ciencias; y la Iniciativa del Centro Internacional de Investigación World Premier y el Ministerio de Educación, Cultura, Deportes, Ciencia y Tecnología, ambos en Japón.
Fuente: https://www.uwyo.edu/index.html
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