Chalmers ekibi, katmanlı bir van der Waals kristalinde iki zıt manyetik düzenin eşzamanlı varlığını deneysel olarak doğruladı. Bu yaklaşımda ferromanyetik düzen, toplu mıknatıslanmayı mümkün kılarken; antiferromanyetik düzen, zıt spinlerin birbirini dengelemesi sayesinde istenen hassas kontrolü sağlıyor. Araştırma grubu, bugüne dek bu ikilinin ancak çok katmanlı yığınlarda (farklı malzemeler üst üste) bir araya getirilebildiğini, tek ve atom inceliğinde bir yapıda ilk kez birlikte çalıştıklarını bildirdi.
ALAN OLMADAN ANAHTARLAMA
Bellek bitini temsil eden elektron spinlerinin yönünü çevirmek için geleneksel sistemlerde çoğu kez harici manyetik alan şartı bulunuyordu. Yeni malzemede, içsel eğimli hizalama ve spin–yörünge torku etkileri birlikte devreye girerek, harici alan olmadan hızlı ve kararlı yön değişimi elde edildi. Ekip, harici alanın ortadan kalkmasının güç tüketimini bir mertebe düşürdüğünü; bu sayede veri işleme–depolama zincirinde hem enerji verimliliği hem de ölçeklenebilirlik kazancı sağlandığını aktardı.
VERİ TEKNOLOJİSİ İÇİN
Çalışma, dijital veri hacminin birkaç on yıl içinde küresel enerji tüketiminin %30’una yaklaşabileceği uyarısının gölgesinde yürütüldü. Yapay zeka eğitimi/çıkarımı, otonom sürüş, mobil cihazlar ve tıbbi teknolojiler gibi alanlarda bellek bant genişliği ve dayanıklılık gereksinimleri artarken, alan-bağımsız yazma/okuma olanağı, veri merkezlerinden uç cihazlara kadar ultra verimli bellek mimarilerine kapı aralıyor. Ekip, bu platformun hızlı, güvenilir ve düşük güç hedefleri için doğal bir aday olduğunun altını çizdi.
ÜRETİMDE YENİ KOLAYLIK
Malzeme bileşimi, kobalt–demir–germanyum–tellür tabanlı manyetik bir alaşım üzerine kurulu. Katmanlar, kimyasal bağ yerine van der Waals etkileşimleriyle bir arada tutuluyor; bu da çok katmanlı yığınlarda sık görülen arayüz ‘dikiş’ sorunlarını ve üretim karmaşıklığını azaltıyor. Araştırmacılar, tek kristal içinde birden çok manyetik davranışın aynı anda gerçekleşmesinin, cihaz güvenilirliğini artırırken imalatı sadeleştirdiğini; iki boyutlu filmlerin üst üste istiflenmesiyle seri üretime uyumun mümkün olduğunu belirtiyor.
TASARIM PRENSİPLERİ
Ekibin sunduğu fiziksel tabloya göre, ferromanyetik ve antiferromanyetik bileşenlerin dengeli etkileşimi malzeme içinde eğimli bir net hizalama yaratıyor. Bu eğim, spin yönünün düşük akımlarla ve hızlı biçimde değişmesine imkan veriyor. Böylece, spin–yörünge torklu (SOT) bellek hücreleri harici alan bobinlerine ihtiyaç duymadan çalıştırılabiliyor. Bu yaklaşım, mevcut MRAM benzeri mimarilerde görülen enerji/alan yükünü azaltırken, yazma dayanımını ve ısı bütçesini iyileştirme potansiyeli taşıyor.
UYGULAMA CEPHELERİ
Araştırmacılar, bulgunun yapay zeka hızlandırıcıları, mobil işlemciler, gömülü sistemler ve duyargah (edge) bilişim gibi senaryolarda düşük gecikmeli ve düşük tüketimli bellek gereksinimini karşılayabileceğini değerlendiriyor. Veri merkezlerinde ise, alan-bağımsız anahtarlama sayesinde raf başına güç ve soğutma yükünde kayda değer azalma öngörülüyor. Takip çalışmalarında, malzeme istiflerinin uzun dönem kararlılığı, işlemsel hız sınırları ve endüstriyel süreçlerle uyum başlıkları test edilecek.
