అయస్కాంత తర్కం మార్చగల చిప్‌లను చేస్తుంది

సాఫ్ట్‌వేర్ కంప్యూటర్‌ను వర్డ్ ప్రాసెసర్ నుండి నంబర్ క్రంచర్‌గా వీడియో టెలిఫోన్‌గా మార్చగలదు. కానీ అంతర్లీన హార్డ్‌వేర్ మారదు. ఇప్పుడు, విద్యుత్‌కు బదులుగా అయస్కాంతత్వంతో మారగల ఒక రకమైన ట్రాన్సిస్టర్ సర్క్యూట్రీని సున్నితంగా చేయగలదు, ఇది స్మార్ట్ ఫోన్‌ల నుండి ఉపగ్రహాల వరకు మరింత సమర్థవంతమైన మరియు నమ్మదగిన గాడ్జెట్‌లకు దారి తీస్తుంది.

ట్రాన్సిస్టర్‌లు, అన్ని ఆధునిక ఎలక్ట్రానిక్‌ల గుండె వద్ద ఉన్న సాధారణ స్విచ్‌లు, సాధారణంగా ‘on’ మరియు ‘off’ మధ్య టోగుల్ చేయడానికి చిన్న వోల్టేజ్‌ని ఉపయోగిస్తాయి. వోల్టేజ్ విధానం అత్యంత విశ్వసనీయమైనది మరియు సూక్ష్మీకరించడం సులభం, కానీ దాని ప్రతికూలతలు ఉన్నాయి. మొదట, వోల్టేజ్‌ని ఉంచడానికి శక్తి అవసరం, ఇది మైక్రోచిప్ యొక్క శక్తి వినియోగాన్ని పెంచుతుంది. రెండవది, ట్రాన్సిస్టర్‌లు తప్పనిసరిగా చిప్‌లలోకి హార్డ్-వైర్ చేయబడి ఉండాలి మరియు వాటిని మళ్లీ కాన్ఫిగర్ చేయడం సాధ్యం కాదు, అంటే కంప్యూటర్‌లకు వాటి అన్ని విధులకు ప్రత్యేక సర్క్యూట్ అవసరం.

దక్షిణ కొరియాలోని సియోల్‌లోని కొరియా ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ సైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీ (KIST)కి చెందిన ఒక పరిశోధనా బృందం ఈ సమస్యలను అధిగమించే సర్క్యూట్‌ను అభివృద్ధి చేసింది. జనవరి 30న నేచర్ వెబ్‌సైట్‌లో ప్రచురించబడిన ఒక పేపర్‌లో ఈ పరికరం వివరించబడింది, సెమీకండక్టింగ్ మెటీరియల్ ఇండియం యాంటీమోనైడ్ (S. జూ మరియు ఇతరులు. ప్రకృతి http://dx. మైనస్‌క్యూల్ బ్రిడ్జ్‌లో ఎలక్ట్రాన్‌ల ప్రవాహాన్ని నియంత్రించడానికి మాగ్నెటిజంను ఉపయోగిస్తుంది. doi.org/10.1038/nature11817; 2013). ఇది "లాజిక్ గేట్‌ను ఎలా అమలు చేయాలనే దానిపై ఒక కొత్త మరియు ఆసక్తికరమైన ట్విస్ట్" అని స్విట్జర్లాండ్‌లోని IBM యొక్క జ్యూరిచ్ రీసెర్చ్ లాబొరేటరీలో భౌతిక శాస్త్రవేత్త జియాన్ సాలిస్ చెప్పారు.

వంతెన రెండు పొరలను కలిగి ఉంటుంది: ధనాత్మకంగా చార్జ్ చేయబడిన రంధ్రాలతో కూడిన దిగువ డెక్ మరియు పై డెక్ ప్రధానంగా ప్రతికూలంగా చార్జ్ చేయబడిన ఎలక్ట్రాన్‌లతో నిండి ఉంటుంది. ఇండియమ్ యాంటీమోనైడ్ యొక్క అసాధారణ ఎలక్ట్రానిక్ లక్షణాలకు ధన్యవాదాలు, పరిశోధకులు లంబ అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఉపయోగించి వంతెన మీదుగా ఎలక్ట్రాన్ల ప్రవాహాన్ని నియంత్రించగలరు. వారు క్షేత్రాన్ని ఒక దిశలో అమర్చినప్పుడు, ఎలక్ట్రాన్లు సానుకూల దిగువ డెక్ నుండి దూరంగా మళ్లించబడతాయి మరియు స్వేచ్ఛగా ప్రవహిస్తాయి. అయస్కాంత క్షేత్రం తిప్పబడినప్పుడు, ఎలక్ట్రాన్లు దిగువ డెక్‌లోకి క్రాష్ అవుతాయి మరియు రంధ్రాలతో మళ్లీ కలిసిపోతాయి - సమర్థవంతంగా స్విచ్ ఆఫ్ చేయడం (చూడండి ‘మాగ్నెటిక్ లాక్€™).

వోల్టేజ్ లేకుండా స్విచ్‌ను ఆన్ లేదా ఆఫ్‌లో ఉంచే మాగ్నెటిక్ లాజిక్ గేట్ సామర్థ్యం “శక్తి వినియోగంలో గొప్ప తగ్గింపుకు దారితీయవచ్చు” అని KISTలోని భౌతిక శాస్త్రవేత్త అధ్యయన సహ రచయిత జిన్ డాంగ్ సాంగ్ చెప్పారు. మరింత ఆకర్షణీయంగా, అయస్కాంత స్విచ్‌లను "సాఫ్ట్‌వేర్ లాగా నిర్వహించవచ్చు" అని అతను చెప్పాడు, సర్క్యూట్‌ను ఎనేబుల్ చేయడానికి లేదా డిసేబుల్ చేయడానికి ఫీల్డ్‌ను తిప్పడం ద్వారా. అందువల్ల ఒక మొబైల్ ఫోన్, ఉదాహరణకు, యూట్యూబ్‌లో క్లిప్‌ను చూసేటప్పుడు వీడియోను ప్రాసెస్ చేయడానికి దాని మైక్రో సర్క్యూట్రీని కొంత రీప్రోగ్రామ్ చేయగలదు, ఆపై ఫోన్ కాల్ చేయడానికి చిప్‌ను సిగ్నల్ ప్రాసెసింగ్‌కు తిరిగి మార్చవచ్చు. ఇది ఫోన్ లోపల అవసరమైన సర్క్యూట్రీ వాల్యూమ్‌ను బాగా తగ్గిస్తుంది.
ఇటువంటి పునర్నిర్మించదగిన తర్కం ఉపగ్రహాలలో అమూల్యమైనదిగా ఉంటుంది, పేపర్ యొక్క సహ రచయిత వాషింగ్టన్ DCలోని నావల్ రీసెర్చ్ లాబొరేటరీకి చెందిన మార్క్ జాన్సన్ జోడించారు. కక్ష్యలో చిప్‌లో కొంత భాగం విఫలమైతే, మరొక సెక్టార్‌ని స్వాధీనం చేసుకోవడానికి రీప్రోగ్రామ్ చేయవచ్చు. "మీరు సర్క్యూట్‌ను నయం చేసారు మరియు మీరు దానిని భూమి నుండి పూర్తి చేసారు," అని అతను చెప్పాడు.
అయితే, నిజంగా పట్టుకోవడానికి, అయస్కాంత తర్కం ఇప్పటికే ఉన్న సిలికాన్ ఆధారిత సాంకేతికతలతో అనుసంధానించబడాలి. అది అంత సులభం కాకపోవచ్చు. జపాన్‌లోని తోహోకు విశ్వవిద్యాలయంలో నానోఎలక్ట్రానిక్స్‌తో పనిచేస్తున్న పరిశోధకుడు జూనిచి మురోటా ప్రకారం, ఒక విషయం ఏమిటంటే, ఇండియం యాంటీమోనైడ్, సర్క్యూట్‌లకు కీలకమైన సెమీకండక్టర్, ఆధునిక ఎలక్ట్రానిక్‌లను తయారు చేయడానికి ఉపయోగించే తయారీ ప్రక్రియలకు బాగా ఉపయోగపడదు. కానీ సిలికాన్‌తో ఇలాంటి వంతెనలను నిర్మించడం చివరికి సాధ్యమవుతుందని జాన్సన్ చెప్పారు.

పరికరాలను సాధారణ చిప్‌లో నియంత్రించడానికి అవసరమైన సూక్ష్మ అయస్కాంతాలను ఏకీకృతం చేయడం కూడా సులభం కాదు. కంపెనీలు ఈ సవాళ్లను పరిష్కరించగలగాలి, అయితే పరికరాలు విలువైనవని వారు నిర్ణయించుకుంటేనే, సాలిస్ చెప్పారు. ప్రస్తుతానికి, ప్రాక్టికల్ చిప్‌కి అవసరమైన పరిమాణాలలో పరికరాలు బాగా పనిచేస్తాయో లేదో స్పష్టంగా తెలియదని అతను జోడించాడు - ప్రోటోటైప్‌ల మైక్రోమీటర్ కొలతల కంటే చాలా చిన్నది.

అయితే సర్క్యూట్ రూపకల్పనలో అయస్కాంతత్వం ఇప్పటికే పట్టుబడుతోందని జాన్సన్ పేర్కొన్నాడు: కొన్ని అధునాతన పరికరాలు యాదృచ్ఛిక యాక్సెస్ మెమరీ యొక్క మాగ్నెటిక్ వెర్షన్‌ను ఉపయోగించడం ప్రారంభించాయి, ఇది చారిత్రాత్మకంగా సాంప్రదాయ ట్రాన్సిస్టర్‌లతో మాత్రమే నిర్మించబడిన ఒక రకమైన మెమరీ. "ఇప్పటికే మార్పు జరుగుతోందని నేను భావిస్తున్నాను," అని అతను చెప్పాడు.