UCLA öncülüğündeki araştırma grubu, bilgisayarlar, akıllı telefonlar ve elektronik aygıtların kalbini oluşturan yarı iletken materyalleri kökten değiştirebilecek yeni bir formül geliştirdi. California NanoSystems Institute bünyesinde yürütülen çalışmada bilim insanları, yarı iletkenlerle manyetik elementleri gibisi görülmemiş oranlarda birleştirmeyi başardı. Yapılan çalışmada yüzde 50 manyetik atom içeriğine sahip yeni malzemeler üretildi. Bu oran, mevcut sistemlerdeki yüzde 5’lik hududun tam on katı.
Ekip, kobalt, manganez ve demir üzere manyetik elementleri, çeşitli yarı iletken yapılarla birleştirerek 20’den fazla yeni gereç geliştirdi. Daha da çarpıcısı, bu formül harika iletkenler ve topolojik yalıtkanlar üzere egzotik materyallere de uygulanarak hem mevcut özelliklerin korunmasını hem de yeni manyetik davranışların ortaya çıkmasını sağladı.
Yılların sorunu çözülüyor
Yarı iletkenlere manyetizma entegre etme eforları onlarca yıldır sürüyor lakin mevcut teknikler, makul bir eşik bedelini aşınca manyetik atomların kümelenmesine yol açıyor. Bu da materyalin hem elektronik hem de manyetik özelliklerini bozulmasına neden oluyordu. UCLA’nın geliştirdiği yolla bu eşik aşıldı. Katman katman dizilen atomik yapılar sayesinde her bileşen kendi sistemini ve fonksiyonunu koruyor, üstelik yeni bir bütünsel davranış ortaya çıkıyor. Bu gelişmenin en dikkat cazip taraflarından biri, spintronik teknolojilerinin önünü açması. Elektronların “yükü” yerine dönüş tarafını (spin) kullanan bu yaklaşım, bilgi işlemeyi çok daha verimli ve ısı üretmeden gerçekleştirme potansiyeli taşıyor. Spintronik bileşenler hali hazırda sabit disklerde kullanılsa da, bu yeni malzemeler sayesinde bu teknoloji çok daha yaygın hale gelebilir. Isı üretimi çok düşük olduğu için daha küçük yongalara daha fazla güç sığdırmak mümkün olacak. Bu da aslında çağımızın en büyük pürüzü.
Araştırma, sırf klasik elektronik değil, kuantum hesaplama için de umut vadediyor. Yeni geliştirilen manyetik gereçler, süper iletkenlik üzere özellikleri koruyarak kuantum bilgisayarların çok daha sıcak şartlarda çalışabilmesini sağlayabilir. UCLA’nın geliştirdiği yol sırf uygulamalı teknoloji değil tıpkı vakitte tabiat maddelerini manaya konusunda da yeni yollar açabilir. Bu yeni jenerasyon gereçler, temel kuvvetlerin ve etkileşimlerin anlaşılmasına katkı sağlayarak hem bilimsel keşifleri hem de teknolojik inovasyonları destekleyebilir.
