Spintronica, IBM e l'elica di rotazione

Pubblicazione su Nature e nuovo passo avanti per la possibile memoria del futuro. Ma, nonostante le premesse, l'impiego pratico della tecnologia è ancora lontano
Pubblicazione su Nature e nuovo passo avanti per la possibile memoria del futuro. Ma, nonostante le premesse, l'impiego pratico della tecnologia è ancora lontano

La scoperta è importante e permette di compiere un buon passo in avanti: ma la spintronica, ennesimo Graal dell’elettronica, è ancora di là da trasformarsi in una concreta tecnologia da impiegare nella vita di tutti i giorni. Sia come sia, IBM pubblica i risultati dei suoi sforzi di questi anni su Nature ( nel 2008 era andata su Science ): e si augura che tutto questo conduca, entro qualche anno ancora, alla svolta che tutti si aspettano.

La spintronica si basa su un assunto semplice: archiviare le informazioni mediante il verso di “rotazione” degli elettroni piuttosto che con la carica elettrica. Un meccanismo che dovrebbe consentire di risparmiare energia e soprattutto spazio: con la miniaturizzazione dei transitor che procede spedita a 32nm e oltre, un fattore da non trascurare. E che dovrebbe anche migliorare l’efficienza dei sistemi di elaborazione e archiviazione.

Il problema che questa ricerca spera di aver risolto è relativo alla “durata”: fino a questa pubblicazione nessuno aveva fornito indicazioni precise su quanto a lungo una informazione archiviata nello spin di un elettrone potesse venire conservata, con la concreta possibilità che venisse “perduta” in tempi talmente brevi da risultare inutilizzabile per scopi computazionali. Quanto osservato da IBM e dagli scienziati dell’ ETH di Zurigo , che con il laboratorio di fisica dello stato solido collaborano alla ricerca, smentisce questa ipotesi: un gruppo di elettroni “sincronizzati” nello spin è in grado di conservare l’informazione per il tempo necessario a un processore da 1GHz di catturarla ed elaborarla, bastano 1,1 nanosecondi a farlo.

Secondo la descrizione fornita dalla stessa IBM, le osservazioni effettuate tramite brevi impulsi laser hanno mostrato un comportamento inaspettato: gli elettroni “sincronizzati” sembrano ballare le note di un walzer , muovendosi per alcuni micrometri in perfetta simbiosi e garantendo così la conservazione dell’informazione sullo spin. Si forma, nelle parole dei ricercatori, una “elica di spin”: gli elettroni, al contrario di quanto si riteneva, non variano casualmente la loro rotazione ma per alcuni attimi rimangono coerentemente allineati su una precisa configurazione.

Da qui a creare una CPU o un dispositivo di memoria che sfrutti questi tecnologie spintroniche ce ne passa : l’intero esperimento è stato eseguito a 233 gradi Celsius sotto lo zero, e il semiconduttore impiegato ( arsenurio di gallio , GaAs) è stato realizzato appositamente per l’esperimento con una precisione a livello atomico dagli scienziati dell’ETH svizzero. In condizioni normali gli elettroni interagirebbero con l’ambiente circostante impedendo qualsiasi interazione o elaborazione del segnale: ancora qualche anno di pazienza per vedere la spintronica all’opera.

Luca Annunziata

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16 08 2012
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