PRZESUNĄĆ GRANICĘ MINIATURYZACJI

Obecnie technologia jest oparta przede wszystkim na strukturach półprzewodnikowych (czyli tzw. układach domieszkowanych). Muszą one posiadać odpowiednie własności fizyczne.

„Powszechnie obserwowany proces miniaturyzacji odbywa się dzięki sukcesywnemu pomniejszaniu podstawowych elementów elektronicznych. Niestety, proces ten nie może trwać bez końca” – mówi Weymann. Podkreśla, że zgodnie z prawem Moore\\'a, dolna granica, poniżej której elementy półprzewodnikowe stracą swoje własności fizyczne, może zostać osiągnięta już za kilka lat. Dlatego prowadzone są intensywne badania nad nowymi strukturami i technologiami, które otworzą nowe możliwości aplikacyjne i pozwolą kontynuować proces miniaturyzacji.

„Jak daleko ten proces może pójść?” – zastanawia się naukowiec. „Myślę, że odpowiedź na to pytanie przyniesie nam niedaleka przyszłość” – dodaje.

CORAZ WIĘCEJ INFORMACJI – CORAZ MNIEJSZE NOŚNIKI

Weyman jest specjalistą w zakresie nanoelektroniki spinowej, która zajmuje się problematyką zarówno transportu spinowo spolaryzowanych elektronów, jak i samego spinu.

„W konwencjonalnej elektronice podstawowym medium informacji jest ładunek elektryczny. Wykorzystanie dodatkowej własności elektronów, jaką jest spin, prowadzi do wielu nowych, interesujących efektów” – uważa badacz.

Jak tłumaczy, prąd płynący przez układ zależy w znaczący sposób od konfiguracji magnetycznej tego układu. Istnieje również efekt odwrotny – prąd spinowo spolaryzowanych elektronów może znacząco wpłynąć na konfigurację magnetyczną układu, prowadząc do jej zmiany. Tego typu efekty magnetooporowe odgrywają istotną rolę w technikach przetwarzania i przechowywania informacji. To przyczyny, dla których badania związane ze spintroniką są obecnie intensywnie prowadzone w wielu ośrodkach naukowych w Polsce i na całym świecie.

WŁAŚCIWOŚCI „SZTUCZNYCH ATOMÓW”

Dzięki szybkiemu rozwojowi nanotechnologii, możliwe jest wytwarzanie struktur o rozmiarach nanometrów (nanometr to miliardowa część metra).

„Struktury te są tak małe, że energia związana z dodaniem pojedynczego elektronu może znacząco wpłynąć na charakterystyki transportowe” – zapewnia Weymann. Prowadzi to do wystąpienia schodkowej zależności prądu od przyłożonego napięcia (tzw. schodków kulombowskich) oraz do efektu blokady kulombowskiej (blokady prądu poniżej pewnego napięcia progowego).

Jednym z modelowych układów nanoskopowych są kropki kwantowe, czyli sztucznie wytworzone struktury zawierające od kilku do kilkuset swobodnych elektronów.
Kropki kwantowe bywają też często określane mianem sztucznych atomów, a to z tego względu, że ich dyskretna struktura poziomów energetycznych przypomina strukturę prawdziwych atomów. Naukowcy badają m.in. własności transportowe kropek kwantowych sprzężonych z ferromagnetycznymi elektrodami. Tego typu struktury mogą bowiem zostać w przyszłości wykorzystane jako podstawowe komórki pamięci komputerowych.

Ireneusz Weymann jest autorem teorii kotunelowania przez kropki kwantowe sprzężone z ferromagnetycznymi elektrodami. Sformułowanie tej teorii przyczyniło się między innymi do wyjaśnienia wpływu procesów tunelowych drugiego rzędu oraz spinowej akumulacji na transport spinowo spolaryzowanych elektronów w magnetycznych układach nanooskopowych. Ponadto, opracowanie tej teorii doprowadziło do odkrycia anomalii zero-napięciowej w charakterystykach transportowych kropek kwantowych.

Wszystko to ma wpływ na rozwój wiedzy o zjawiskach, które naukowcy planują wykorzystać w dalszych badaniach, mających już charakter aplikacyjny.

PAP – Nauka w Polsce, Agnieszka Uczyńska
reo