Graphene và các loại vật liệu 2-D có thể biến “định luật Moore” thành quá khứ

Graphene và các loại vật liệu 2-D có thể biến “định luật Moore” thành quá khứ
Theo: Tấn Minh Theo Trí Thức Trẻ
Thể loại: Khoa Học Công Nghệ
Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Manchester (Anh), Hà Lan, Singapore, Tây Ban Nha, Thụy Sỹ, và Mỹ mới đây đã công bố một nghiên cứu mới trên một lĩnh vực phát triển thiết bị máy tính thường được gọi là “spintronics”, trong đó sử dụng graphene làm nền tảng chế tạo ra các thiết bị điện tử thế hệ tiếp theo.

Những tiến bộ về lý thuyết và thực nghiệm thời gian qua, cũng như những phát hiện đột phá trong nghiên cứu điện tử học spin liên quan graphene và các vật liệu hai chiều (2-D) liên quan đã thu hút sự chú ý của mọi người vào một lĩnh vực nghiên cứu và phát triển mới mẻ đầy thú vị.

Spintronics là sự kết hợp giữa điện tử và từ tính, ở cấp độ nano và có thể dẫn đến sự ra đời của những thiết bị điện tử tốc độ cao thế hệ tiếp theo. Các thiết bị spintronic là giải pháp thay thế khả thi cho các thiết bị điện tử nano (nanoelectronic) vượt ngoài khuôn khổ định luật Moore, với khả năng sử dụng năng lượng hiệu quả hơn và ít gây lãng phí hơn so với các thiết bị điện tử truyền thống, vốn dựa vào dòng điện tích. Về lý thuyết, chúng ta có thể tạo ra được những chiếc điện thoại và tablet hoạt động bằng các bán dẫn và chip nhớ dựa trên spin điện tử.

Nghiên cứu được đăng tải trên tạp chí Review of Modern Physics tập trung vào những khía cạnh mới của cấu trúc dị thể (heterostructure) và những hiện tượng liên quan đến chúng.

Có lẽ bạn đã từng biết đến spintronics trên laptop và PC – những thiết bị này đã và đang sử dụng spintronics dưới dạng các cảm biến từ tính nằm trong vùng đọc của ổ đĩa cứng. Những cảm biến này còn được sử dụng trong ngành công nghiệp xe hơi.

Spintronics là một hướng đi mới nhằm phát triển các thiết bị điện tử, trong đó cả các thiết bị nhớ (RAM) và các thiết bị logic (bán dẫn) đều được thiết kế tận dụng "spin" (xoay), vốn là thuộc tính cơ bản của các electron, khiến chúng hoạt động như những nam châm tí hon, cũng như tích điện.

Tiến sỹ Ivan Vera Marun, giảng viên Đại học Manchester, nói rằng: "Những tiến triển liên quan graphene spintronics, và nói rộng hơn là các cấu trúc dị thể 2-D, đã cho phép chúng ta tạo ra, vận chuyển, và phát hiện thông tin spin bằng các hiệu ứng mà trước đây chỉ dùng graphene thôi là không thể tiếp cận được".

"…Chúng tôi tin rằng trong tương lai, sự chuyển vận spin sẽ được thực hiện trong các cấu trúc dị thể 2-D, kể cả ở nhiệt độ phòng. Sự chuyển vận như vậy sẽ cho phép tận dụng những đặc tính cơ học lượng tử của các chức năng sóng điện tử, mang spin vào các vật liệu 2-D để sử dụng trong các thiết bị điện toán lượng tử tương lai".

Việc kiểm soát được sự chuyển vận spin trong graphene và các vật liệu 2-D đã và đang mở ra những ứng dụng mới đầy hứa hẹn trong các thiết bị điện tử, đặc biệt là những cấu trúc dị thể tùy biến – những cấu trúc dị thể van der Waals – có chứa nhiều dãy vật liệu 2-D sắp xếp theo một thứ tự được kiểm soát một cách chính xác. Nghiên cứu lần này mang lại cho chúng ta một cái nhìn tổng thể về lĩnh vực nghiên cứu graphene spintronics và làm rõ những lý thuyết cũng như thực nghiệm liên quan lĩnh vực này.

Hàng tỷ các thiết bị spintronics như các cảm biến và chip nhớ đang được sản xuất. Mọi ổ đĩa cứng đều có một cảm biến điện từ sử dụng dòng spin, và các chip RAM từ tính cũng đang ngày càng phổ biến hơn.

Graphene và các loại vật liệu 2-D có thể biến “định luật Moore” thành quá khứ - Ảnh 1.

Trong thập kỷ qua, người ta đã đưa ra được những kết quả thú vị trên lĩnh vực graphene spintronics, và qua đó tiếp tục thực hiện những nghiên cứu tiếp theo nhằm mở rộng sang những hợp chất 2-D mới.

Kể từ khi được phát hiện vào năm 2004, graphene đã mở ra cánh cửa cho các vật liệu 2-D khác. Các nhà nghiên cứu từ đó đã có thể sử dụng những vật liệu này để tạo nên những dãy vật liệu 2-D gọi là các cấu trúc dị thể. Chúng có thể kết hợp với graphene để tạo ra những vật liệu thiết kế mới, nhằm sản xuất ra những thiết bị mà trước đó chỉ có trong các tác phẩm khoa học viễn tưởng.

Giáo sư Francisco Guinea, đồng tác giả nghiên cứu, nói: "Lĩnh vực spintronics, các đặc tính và ứng dụng spin trong vật liệu đã mang lại một loạt các khái niệm mới mẻ trong nghiên cứu các loại chất rắn. Nghiên cứu về các khía cạnh nền tảng của chuyển động của các electron mang spin là một trong nhưng lĩnh vực sôi động nhất trong vật lý về vật chất đặc".

Danh tính và đặc tính của các vật liệu lượng tử mới với các điện tử cấu trúc liên kết bất thường và các tính chất từ tính  đang được nghiên cứu ngày càng nhiều trên toàn cầu sau khi khái niệm chất cách điện tô-pô được hình thành vào năm 2004. Spintronics nằm ở trung tâm của cuộc tìm kiếm này. Bởi sự tinh khiết, độ bền, và tính chất giản đơn của chúng, các vật liệu 2-D là nền tảng tốt nhất để tìm kiếm những tính năng tô-pô độc nhất liên quan đến vật lý, điện tử, và từ tính lượng tử.

Nhìn chung, lĩnh vực spintronics trong graphene và các vật liệu 2-D liên quan hiện đang tiến nhanh về phía trước, với các thiết bị graphene spintronics như máy dao động nano dành cho các ứng dụng trong lĩnh vực giao tiếp trong không gian, liên kết sóng radio tốc độ cao, radar xe hơi, và các ứng dụng liên lạc interchip.

Tham khảo: Phys.org

Musk lo ngại dự án DeepMind và "sự ngạo mạn" của những người thông minh sẽ cho phép AI thống trị loài người

tinybook tinybook 2 tuần 3 ngày
Musk lo ngại dự án DeepMind và "sự ngạo mạn" của những người thông minh sẽ cho phép AI thống trị loài người
Một lần nữa Elon Musk nêu lên lo lắng của mình về các hệ thống trí tuệ nhân tạo, vốn được cho là sẽ thay đổi cuộc sống con người theo chiều hướng tốt.

Tin vui: Huấn luyện thành công chó đánh hơi được người nhiễm COVID-19, tỷ lệ chính xác cực cao

tinybook tinybook 2 tuần 4 ngày
Tin vui: Huấn luyện thành công chó đánh hơi được người nhiễm COVID-19, tỷ lệ chính xác cực cao
Nếu được huấn luyện đúng cách, chó có thể phân biệt được mẫu nước bọt của người bị nhiễm SARS-CoV-2 và người không bị nhiễm, với tỷ lệ chính xác lên tới 94%.

Các nhà khoa học cuối cùng đã tìm ra điều gì làm cho coronavirus trở nên nguy hiểm

tinybook tinybook 2 tuần 4 ngày
Các nhà khoa học cuối cùng đã tìm ra điều gì làm cho coronavirus trở nên nguy hiểm
Hóa ra tác nhân gây bệnh đã ngụy trang sau khi lây nhiễm tế bào để ngăn chặn phản ứng nhanh chóng từ hệ thống miễn dịch của cơ thể.

The New York Times tiếp tục đăng tải một bài báo nữa cho thấy thêm bằng chứng về việc người ngoài hành tinh tồn tại

tinybook tinybook 2 tuần 5 ngày
The New York Times tiếp tục đăng tải một bài báo nữa cho thấy thêm bằng chứng về việc người ngoài hành tinh tồn tại
Nếu đúng là họ tới thăm ta thật, thì có lẽ nên tránh thời điểm 2020 này ra. Người Trái Đất đang có nhiều chuyện phải lo lắm rồi, không đủ thời giờ đón tiếp khách tới từ phương xa đâu.

Điều gì sẽ xảy ra nếu Oxy trên Trái Đất đột nhiên biến mất trong vòng 5 giây?

tinybook tinybook 2 tuần 5 ngày
Điều gì sẽ xảy ra nếu Oxy trên Trái Đất đột nhiên biến mất trong vòng 5 giây?
Việc Oxy biến mất trong vòng 5 giây cũng đủ khiến cho nhiều thứ trở nên bất thường, thậm chí khiến loài người cũng như toàn bộ các sinh vật khác đi đến kết cục diệt vong

Một quả bom hạt nhân đã được dùng để xử lý đám cháy 'không thể dập tắt' như thế nào?

tinybook tinybook 2 tuần 5 ngày
Một quả bom hạt nhân đã được dùng để xử lý đám cháy không thể dập tắt như thế nào?
Một vụ cháy lớn đã xảy ra bên trong một mỏ khí đốt ở Liên Xô và kéo dài tới 3 năm, mọi nỗ lực dập lửa thông thường đều thất bại cho tới khi quả bom hạt nhân được đưa tới.

Ở Nam Cực, có loài chim cánh cụt "đại tiện" ra đường phân dài tới 1,34 mét

tinybook tinybook 2 tuần 5 ngày
Ở Nam Cực, có loài chim cánh cụt "đại tiện" ra đường phân dài tới 1,34 mét
Nếu có dịp tới chơi Nam Cực mùa chim cánh cụt ấp trứng, bạn hãy dè chừng những đường dung dịch trắng nhờ bắn ra từ tổ chim nhé.

"Động vật có vú nào cũng mất khoảng 12 giây để đi vệ sinh" - nghiên cứu khoa học chứng minh điều thô nhưng thật

tinybook tinybook 2 tuần 5 ngày
"Động vật có vú nào cũng mất khoảng 12 giây để đi vệ sinh" - nghiên cứu khoa học chứng minh điều thô nhưng thật
Ăn vào thì phải thải ra thôi mà!

Dòng chảy bùn đen bạn đang nhìn thấy là thật 100% dù nhìn như quái vật từ phim kinh dị

tinybook tinybook 3 tuần 45 phút
Dòng chảy bùn đen bạn đang nhìn thấy là thật 100% dù nhìn như quái vật từ phim kinh dị
Và chúng cũng nguy hiểm không kém gì những con quái vật trong phim ảnh.

Các nhà khoa học tiến hành nghiên cứu những "hố xanh" nằm dưới đáy đại dương, phát hiện ra được nhiều điều thú vị

tinybook tinybook 3 tuần 14 giờ
Các nhà khoa học tiến hành nghiên cứu những "hố xanh" nằm dưới đáy đại dương, phát hiện ra được nhiều điều thú vị
Tháng tới và tháng Năm/2021, các nhà khoa học sẽ tiến hành thám hiểm một hố xanh nữa ngoài khơi Florida.

Một chú vẹt đả bại 21 sinh viên Harvard trong một trò chơi về trí nhớ

tinybook tinybook 3 tuần 1 ngày
Một chú vẹt đả bại 21 sinh viên Harvard trong một trò chơi về trí nhớ
Loài vẹt xám châu Phi (Psittacus erithacus) có nhiều khả năng như sống hơn 50 năm, ghi nhớ nhiều từ tiếng Anh, và nếu có cơ hội, có thể chiến thắng cả một nhóm sinh viên Harvard trong trò chơi về trí nhớ.

Câu chuyện đau lòng về Genie, đứa trẻ biến thành "người rừng" không bao giờ học được cách giao tiếp

tinybook tinybook 3 tuần 1 ngày
Câu chuyện đau lòng về Genie, đứa trẻ biến thành "người rừng" không bao giờ học được cách giao tiếp
Genie là một trong những đứa trẻ bất hạnh nhất trong lịch sử của Hoa Kỳ, cô bé bị lạm dụng nghiêm trọng tới mức giống với "người rừng" hơn là một đứa trẻ bình thường.

Những lầm tưởng về thực phẩm và nấu ăn mà ai cũng mắc không ít thì nhiều

tinybook tinybook 3 tuần 1 ngày
Những lầm tưởng về thực phẩm và nấu ăn mà ai cũng mắc không ít thì nhiều
Mặc dù nấu ăn là một trong những kỹ năng cơ bản cũng như cổ xưa nhất của con người, nhưng nó vẫn chứa đầy hàng tá huyền thoại và các quan niệm sai lầm.

Du thuyền siêu sang làm bằng carbon tổng hợp và kính chống đạn

tinybook tinybook 3 tuần 1 ngày
Du thuyền siêu sang làm bằng carbon tổng hợp và kính chống đạn
Siêu nhẹ, siêu bền và cực kỳ mạnh mẽ là những từ có thể dùng để miêu tả chiếc du thuyền sang trọng này.

Bill Gates không hiểu thuyết âm mưu "cài vi chip vào người thông qua vắc-xin Covid-19" từ đâu ra, tiếp tục bác bỏ cáo buộc vô lý trên truyền hình

tinybook tinybook 3 tuần 1 ngày
Bill Gates không hiểu thuyết âm mưu "cài vi chip vào người thông qua vắc-xin Covid-19" từ đâu ra, tiếp tục bác bỏ cáo buộc vô lý trên truyền hình
Tin đồn không căn cứ nhưng vẫn khiến nhiều lần Bill Gates và nhiều bên khác lên tiếng đính chính.

Đợt sóng nhiệt lớn tại Siberia khiến biển biển băng Bắc Cực tan với tốc độ đáng lo ngại

tinybook tinybook 3 tuần 2 ngày
Đợt sóng nhiệt lớn tại Siberia khiến biển biển băng Bắc Cực tan với tốc độ đáng lo ngại
Thời tiết Siberia lúc này chẳng khác gì khu vực cận xích đạo trong một ngày hè oi ả.

Canada phát hiện ra loài khủng long bay mới, có kích thước tương đương một chiếc máy bay nhỏ

tinybook tinybook 3 tuần 2 ngày
Canada phát hiện ra loài khủng long bay mới, có kích thước tương đương một chiếc máy bay nhỏ
Các nhà cổ sinh vật học Canada gần đây đã phát hiện và đã đặt tên cho một loài Pterizard mới với sải cánh dài tới 10 mét.

Machimosaurus rex: Loài cá sấu nước mặn to lớn nhất từng được con người phát hiện

tinybook tinybook 3 tuần 2 ngày
Machimosaurus rex: Loài cá sấu nước mặn to lớn nhất từng được con người phát hiện
Machimosaurus là một chi thuộc họ Teleosauridae sống vào thời kỳ Jura muộn. Hóa thạch của chúng được tìm thấy ở Morocco, Thụy Sĩ. Các hóa thạch khác được tìm thấy ở Anh, Pháp, Đức, và Bồ Đào Nha.

Nhóm bạn dùng trực thăng để tái hiện lại hình nền ấn tượng của macOS Big Sur

tinybook tinybook 3 tuần 2 ngày
Nhóm bạn dùng trực thăng để tái hiện lại hình nền ấn tượng của macOS Big Sur
Nếu không có chú thích đầy đủ, có lẽ bạn sẽ không thể biết được ảnh nào của Apple, ảnh nào được nhóm “nhại” lại.

Đón đầu xu hướng "công nghệ không dây" mới nhất

tinybook tinybook 3 tuần 2 ngày
Đón đầu xu hướng "công nghệ không dây" mới nhất
Cuộc sống chúng ta đang trở nên hiện đại hơn nhờ vào những tiến bộ của khoa học công nghệ. Bên cạnh đó, xu thế “không dây hóa” ngày càng phát triển và hoàn thiện giúp cuộc sống dần nên dễ dàng hơn, tiện lợi hơn và đang trở thành một xu thế tất yếu với mọi người.

Vô tình đào được cục đá kỳ lạ ngay sau vườn nhà, 31 năm sau mới biết đây là "báu vật" ngoài Trái Đất

tinybook tinybook 3 tuần 3 ngày
Vô tình đào được cục đá kỳ lạ ngay sau vườn nhà, 31 năm sau mới biết đây là "báu vật" ngoài Trái Đất
Sau khi thử bằng nam châm và phát hiện cục đá có chứa sắt, một người đàn ông đã bỏ xó nó trong vườn mà không biết rằng mình vừa đào được mảnh thiên thạch có kích thước lớn nhất nhất nước Đức.

NASA: tiểu hành tinh đường kính 200m và 4 thiên thể khác sẽ lần lượt ngang Trái Đất trong ngày những ngày cuối tháng Bảy này

tinybook tinybook 3 tuần 3 ngày
NASA: tiểu hành tinh đường kính 200m và 4 thiên thể khác sẽ lần lượt ngang Trái Đất trong ngày những ngày cuối tháng Bảy này
Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ NASA đã đưa ra cảnh báo về tiểu hành tinh 2020 ND sẽ tiến gần vào Trái Đất ngày 24/7.

Thợ sửa máy photocopy tiết lộ chiêu gián điệp 'độc nhất vô nhị' của CIA thời Chiến tranh Lạnh

tinybook tinybook 3 tuần 3 ngày
Thợ sửa máy photocopy tiết lộ chiêu gián điệp độc nhất vô nhị của CIA thời Chiến tranh Lạnh
Một chiếc máy photocopy vô cùng đơn giản của hãng Xerox nằm bên trong Đại sứ quán Liên Xô ở Washington DC đã trở thành lỗ hổng bảo mật và được Cơ quan Tình báo Trung Ương Mỹ phát hiện và khai thác.

Gấu trắng Bắc Cực sắp biến mất vĩnh viễn khỏi Trái Đất

tinybook tinybook 3 tuần 3 ngày
Gấu trắng Bắc Cực sắp biến mất vĩnh viễn khỏi Trái Đất
Gấu trắng Bắc Cực có thể đối diện với nguy cơ bị tuyệt chủng vào cuối thể kỷ 21, theo một nghiên cứu vừa đăng tải trên tạp chí uy tín Nature Climate Change.

Cùng lúc xuất hiện hai đột phá trong ngành pin Mặt Trời: vừa có vật liệu mới, vừa tạo ra điện năng từ "ánh sáng vô hình"

tinybook tinybook 3 tuần 3 ngày
Cùng lúc xuất hiện hai đột phá trong ngành pin Mặt Trời: vừa có vật liệu mới, vừa tạo ra điện năng từ "ánh sáng vô hình"
Chúng ta vẫn chưa tối ưu hóa được công nghệ năng lượng Mặt Trời đâu, vẫn còn những khoảng trống lớn để khám phá!

Bí mật được hé lộ từ... cục phân 14.000 năm tuổi: Cuối cùng một trong những bí ẩn lớn nhất của loài người đã được giải đáp

tinybook tinybook 3 tuần 3 ngày
Bí mật được hé lộ từ... cục phân 14.000 năm tuổi: Cuối cùng một trong những bí ẩn lớn nhất của loài người đã được giải đáp
Một câu hỏi gây tranh cãi lớn cho giới khoa học suốt nhiều thập kỷ qua đã được giải đáp, tất cả là nhờ... cục phân này.

Các nhà khoa học phát hiện Châu Phi đang tách ra làm đôi, sắp sửa hình thành một đại dương mới?

tinybook tinybook 3 tuần 4 ngày
Các nhà khoa học phát hiện Châu Phi đang tách ra làm đôi, sắp sửa hình thành một đại dương mới?
Nghiên cứu mới nhất từ các nhà khoa học cho thấy, những hoạt động địa chất phức tạp của ba mảng kiến tạo xung quanh châu Phi, vốn đang di chuyển dần xa nhau ra, sẽ phân tách châu lục này thành hai phần và tạo ra một đại dương mới trong hàng triệu năm nữa.

Lần đầu tiên trong lịch sử, các nhà thiên văn học quan sát được 1 hố đen vừa "chớp mắt"

tinybook tinybook 3 tuần 4 ngày
Lần đầu tiên trong lịch sử, các nhà thiên văn học quan sát được 1 hố đen vừa "chớp mắt"
Quầng hào quang của hố đen này đã lịm tắt trước khi bừng sáng rực rỡ trở lại chỉ trong vỏn vẹn 40 ngày, 1 điều mà giới khoa học chưa từng quan sát được trước đây.

Phát hiện ra xác ướp khủng long có dấu chân hình móng ngựa tại Hoa Kỳ

tinybook tinybook 3 tuần 5 ngày
Phát hiện ra xác ướp khủng long có dấu chân hình móng ngựa tại Hoa Kỳ
Edmontosaurus là một loài khủng long ăn có khá quen thuộc, nhưng với việc phát hiện ra xác ướp của loài này, giới cổ sinh vật học đã biết thêm được thông tin chúng có chân giống với hình móng ngựa.

Vách đá kỳ quái cứ 30 năm lại "đẻ trứng" một lần, các nhà khoa học đau đầu đi tìm lời giải đáp

tinybook tinybook 3 tuần 5 ngày
Vách đá kỳ quái cứ 30 năm lại "đẻ trứng" một lần, các nhà khoa học đau đầu đi tìm lời giải đáp
Nếu bạn chưa bao giờ nghe nói về một vách đá đẻ trứng thì có lẽ bạn không biết về Chan Da Ya, một vách đá bí ẩn ở Trung Quốc cứ 30 năm lại cho ra đời những "quả trứng đá" tròn xoe vô cùng kỳ lạ.
tinybook Công Nghệ Thông Tin








Chat