諸如晶體管之類的電子器件越來越小，并且很快將基于電流達(dá)到傳統(tǒng)性能的極限。

基于磁電流的設(shè)備 - 在某些磁性材料中與磁化波或自旋波相關(guān)的準(zhǔn)粒子 - 將改變行業(yè)，盡管科學(xué)家需要更好地了解如何控制它們。

加利福尼亞大學(xué)里弗賽德分校的工程師通過首次研究與磁控管電流傳播相關(guān)的噪聲水平，向?qū)嵱眯痛判栽O(shè)備的發(fā)展邁出了重要的一步。

噪聲或電流的波動(dòng)是衡量電子設(shè)備是否適合實(shí)際應(yīng)用的重要指標(biāo)。由于噪聲會(huì)干擾器件的性能，因此更好地了解噪聲有多大，將有助于工程師開發(fā)出更好的器件。

所有現(xiàn)有的電子設(shè)備都基于電導(dǎo)體，如金屬或半導(dǎo)體。當(dāng)電子穿過這些材料時(shí)，它們會(huì)經(jīng)歷散射，從而導(dǎo)致電阻，加熱和能量耗散。當(dāng)電流通過導(dǎo)線或半導(dǎo)體時(shí)，不可避免的加熱會(huì)導(dǎo)致能量損失。具有較高密度晶體管的較小器件和芯片加速了由于加熱引起的能量損失。使用傳統(tǒng)電子電流的設(shè)備幾乎處于不能制造得更小的程度。

一類新材料具有源自旋轉(zhuǎn)的磁性，這是一種先天動(dòng)量。單個(gè)“塊”或自旋波單位稱為磁振子。磁子不像電子那樣是真正的粒子，但它們的行為像粒子一樣，可以這樣處理。

被稱為自旋波的能量波紋可以穿過電絕緣材料傳輸能量，而不會(huì)移動(dòng)任何電子 - 就像人們?cè)隗w育場內(nèi)做波浪一樣。這意味著磁鐵可以在不產(chǎn)生太多熱量的情況下傳播，并且會(huì)損失很多能量。

一個(gè)名為magnonics的新電子領(lǐng)域試圖使用磁子而不是電子來創(chuàng)建用于信息處理和存儲(chǔ)以及傳感應(yīng)用的設(shè)備。雖然電子噪聲已知很長時(shí)間，但迄今為止還沒有人研究過磁振子噪聲。

由加州大學(xué)河濱分校Marlan和Rosemary Bourns工程學(xué)院的電氣和計(jì)算機(jī)工程專家Alexander Balandin領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)??建了一個(gè)芯片，在發(fā)射和接收天線之間產(chǎn)生一個(gè)巨大的電流或自旋波。

實(shí)驗(yàn)表明，在低功率水平下，磁控管并不是那么嘈雜。但在高功率水平下，噪聲變得不同尋常，由廣泛波動(dòng)的研究人員稱為隨機(jī)電報(bào)信號(hào)噪聲會(huì)干擾設(shè)備的性能。噪聲與電子產(chǎn)生的噪聲明顯不同，并且確定了如何構(gòu)建磁性設(shè)備的限制。

“Magnonic設(shè)備應(yīng)該最好以低功率運(yùn)行，”Balandin說。“人們可以說，在低功率下，磁子的噪聲是謹(jǐn)慎的，但在某個(gè)功率閾值時(shí)變得高而離散。這構(gòu)成了巨大設(shè)備的謹(jǐn)慎魅力。我們的結(jié)果也告訴我們保持低噪聲水平的可能策略。 “

發(fā)現(xiàn)不尋常的噪聲特性會(huì)抑制巨型設(shè)備的發(fā)展嗎?

“不，信息處理的目標(biāo)是降低功耗，”巴蘭丁說。

目前，Balandin的研究小組正在進(jìn)行通用組件的實(shí)驗(yàn)，以了解基本原理。他們的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置相對(duì)較大。他們計(jì)劃調(diào)查磁振子噪聲的物理機(jī)制，并測試這種設(shè)備的大幅縮小版本。