UCLA’den bilim insanları, yarı iletken teknolojisinde alışılmadık bir yolculuğa çıktı. Bu kez odakta, sadece elektrik yüküyle değil, elektronların spin yani dönüş yönüyle çalışan sistemler var. Yeni buluş, cihazların hem daha az ısınmasını hem de daha verimli çalışmasını sağlayabilir. Böylece geleceğin akıllı telefonları ve dizüstü bilgisayarları daha ince, daha soğuk ve daha uzun ömürlü olabilir.
Bugüne kadar kullanılan klasik çiplerde, bilgiyi taşımak için elektrik akımı gerekiyordu. Bu akım hem enerji tüketimine yol açıyor hem de ciddi miktarda ısı üretiyor. Fakat spintronik yaklaşımı, elektriğin yönünden çok, elektronun hangi yöne döndüğüne odaklanıyor. Bu sayede enerji kaybı azaltılıyor ve performans kaybı yaşanmadan daha serin çalışan sistemler geliştirilebiliyor.
Yeni yarı iletken teknolojisi elektron spinine odaklanıyor
UCLA araştırmacıları bu alandaki en büyük engellerden birini aşmayı başardı. Atom kalınlığında yarı iletken tabakaları, manyetik atomlarla üst üste yerleştirerek olağanüstü bir yoğunluk elde ettiler. Normalde yüzde 5 seviyesinde kalan manyetik yoğunluk, bu yöntemle yüzde 50 seviyesine kadar çıkarıldı. Bu oran, önceki teknolojilere kıyasla yaklaşık on katlık bir artış anlamına geliyor.
Yeni yöntem sayesinde sadece yoğunluk artırılmadı, aynı zamanda 20’nin üzerinde yeni materyal geliştirildi. Bu materyallerin her biri, yeni nesil çip üretiminde farklı roller üstlenebilir. Şu anda bu yeniliklerin patent süreçleri devam ediyor. Bu da yakın gelecekte yeni ürün tasarımlarının ortaya çıkabileceğini gösteriyor.
Tüm bunların yanında, bu gelişme yalnızca tüketici elektroniğiyle sınırlı değil. Yapay zeka ve büyük veri işleyen veri merkezlerinin enerji tüketimi her geçen gün artıyor. Spintronik tabanlı işlemciler, bu merkezlerdeki enerji ve su ihtiyacını kayda değer biçimde azaltabilir. Özellikle çevresel sürdürülebilirlik açısından bu oldukça dikkat çekici bir avantaj.
Her şeye rağmen, bu çiplerin hemen piyasaya sürülmesi beklenmiyor. Yeni geliştirilen materyallerin üretim süreçleri hâlâ test aşamasında. Fakat temel düzeyde elde edilen veriler, teknolojinin uygulanabilir olduğunu ortaya koyuyor. Bu da birkaç yıl içinde bu tip çiplerin günlük hayata dahil olabileceği anlamına geliyor.
Öte yandan, kuantum bilgisayarlar da bu gelişmeden nasibini alabilir. Mevcut kuantum sistemler, çalışabilmek için çok düşük sıcaklıklara ihtiyaç duyuyor. Ne var ki, spin özellikli yarı iletkenler bu ihtiyacı ortadan kaldırabilir. Oda sıcaklığına yakın şartlarda çalışan kuantum cihazlar, daha erişilebilir hale gelebilir.
Bununla birlikte, cihazların fiziksel tasarımı da bu gelişmeden doğrudan etkilenebilir. Daha küçük ve verimli çipler, daha ince ve hafif cihazların önünü açıyor. Yine de, performanstan ödün verilmeden bu tasarımların gerçekleştirilmesi mümkün. Bu da üreticilere hem estetik hem de teknik anlamda yeni alanlar sunuyor.
