Вы никогда не хотели узнать, почему ваш смартфон и ноутбук нагреваются, когда вы их используете? Тепло – побочный продукт работы микропроцессоров, в которых электрический ток «питает» вычислительные процессы. Тепло это, по сути – потраченная зря энергия.
Коллектив ученых из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе сделали интересное открытие с сфере энергоэффективности: они взяли на вооружение новый класс магнитных материалов, известные как мультиферроики (материалы, в которых сосуществуют одновременно два и более типов «ферро» упорядочения: ферромагнитное, сегнетоэлектрическое, сегнетоэластичность).
В современных микропроцессоров электрический ток проходит сквозь транзисторы, которые, по сути, являются миниатюрными электронными переключателями. Так как ток предполагает движение электронов, в ходе этого процесса вырабатывается тепло. Кроме того, переключателям свойственно «терять» убегающие электроны, отчего их очень трудно отключить полностью. Чем меньше становятся микрочипы, чем больше микросхем умещается на небольшом пространстве, тем больше тепла бессмысленно тратится.
Для сокращения количества энергии, потребляемой логическими устройствами (схемы на чипе, выполняющие различные функции, в том числе расчеты), инженеры из КУЛА взяли мультиферроидные магнетики. Эти вещества можно включить и выключить, изменив напряжение, а энергию они переносят каскадной волной по спинам электронов – т.н. спиновой волной.
Спиновую волну можно сравнить с морской: хотя потоки энергии проходят сквозь толщу воды, сами молекулы остаются на месте. А электрический ток больше похож на воду, бегущую по трубе, рассказывает ведущий исследователь Кан Ван (Kang L. Wang), профессор электромеханики и директор Западного института наноэлектроники.
Создание спиновых волн с помощью мультиферроиков радикально снизило выбросы тепла и подняло энергетический КПД вычислительных процессов в 1000 раз. Результаты экспериментов представлены в журнале Applied Physics Letters.
«Электрическое управление магнитными явлениями без участия зарядного тока – перспективное направление исследований магнетизма. Новый подход можно применить в устройствах обработки и хранения данных», — заключает Педрам Халили (Pedram Khalili), адъюнкт-профессор электромеханики КУЛА.
По материалам пресс-релиза университета.
Источник: А.Космарский nauka21vek.ru
