Skip to ContentSkip to Navigation
Over onsNieuws en agendaNieuwsberichten

Computer kan eigen warmte gebruiken

27 september 2010

Onderzoekers van de Rijksuniversiteit Groningen zijn erin geslaagd om met behulp van een warmtestroom een deel van het magnetisch moment van een magneet over te brengen naar een ander, niet-magnetisch metaal. Het transporteren van een magnetische spin kan worden gebruikt om informatie over te brengen. Deze ontdekking kan dan ook leiden tot efficiëntere geheugenelementen voor computers. De onderzoekers hebben hun resultaten gepubliceerd in de tijdschriften Nature Physics (19 september) en Physical Review Letters (24 september).

Het elektrisch beschrijven van geheugenelementen genereert een behoorlijke hoeveelheid warmte, een ongewenst neveneffect. Abraham Slachter, Frank Bakker en Jean-Paul Adam van de onderzoeksgroep van prof.dr.ir. Bart van Wees laten zien dat die warmte ook nuttig gebruikt kan worden. De efficiëntie van de huidige techniek voor het beschrijven van geheugenelementen zou aanzienlijk kunnen verbeteren met hulp van dit nieuwe warmte-effect, stellen ze.

Spin

Het magnetisch moment van een elektron, de ‘spin’, ligt aan de basis van magnetische dataopslag. In gewone magneten wijzen al deze spins dezelfde kant op; samen vormen zij dan de magnetisatie. In geheugenelementen zoals harde schijven worden de data weggeschreven in magnetische domeinen, de ‘bits’. Binnen zo’n domein zijn alle spins óf omhoog (één) óf omlaag (nul) gericht.

Een relatief nieuwe, veelbelovende techniek maakt gebruik van de uitwisseling van spins tussen twee magnetische lagen voor het beschrijven en uitlezen van de geheugenelementen. In de huidige techniek gebeurt dit met behulp van elektrische stroom. Deze volledig elektrisch beschrijfbare geheugenelementen zijn beter bekend als MRAM (Magnetic Random Access Memory) en gebaseerd op het spin-torque effect.

Het onderzoek

De onderzoekers tonen nu aan dat het ook met warmtestroom mogelijk is om spins uit te wisselen en zo een MRAM-cel te beschrijven.

Hun eerste experiment is opgezet om meer informatie te krijgen over de warmte die vrijkomt in geheugenelementen. Ze demonstreren dat warmtestromen een groot effect hebben op de elektrische signalen die gebruikt worden voor het uitlezen van deze geheugenelementen. Daarnaast laten ze zien dat het warmteprofiel is 'uit te lezen’ met behulp van thermo-elektrische metingen.

In het tweede experiment laten ze zien dat ze, door middel van het verwarmen van een magneet, spins kunnen onttrekken én transporteren naar een niet-magnetisch materiaal. Het warmte-effect blijkt groot genoeg te zijn om toegepast te kunnen worden voor het beschrijven van geheugenelementen in MRAM,  en dus in plaats van of naast de elektrische stroom gebruikt worden.

Spin-caloritronica

De nu gepubliceerde resultaten staan aan de wieg van de 'spin-caloritronica', een nieuw onderzoeksgebied binnen de spin-elektronica, dat de rol van het magnetisch moment van elektronen in warmtetransport bestudeert.

 

Meer informatie: prof.dr.ir. Bart van Wees

Het onderzoek is gefinancierd door de Stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM), EU-project DynaMax, NanoNed en het Zernike Institute for Advanced Materials van de RUG.

  • Interplay of Peltier and Seebeck effects in nanoscale nonlocal spin valves, Physical Review Letters 2010
  • Thermally driven spin injection from a ferromagnetic into a non-magnetic metal, Nature Physics 2010
Laatst gewijzigd:15 september 2017 15:13

Meer nieuws

  • 17 mei 2018

    Kans op langdurige rouwstoornis bij vermissing lijkt vijf keer groter dan bij natuurlijk overlijden

    Vermissing van een dierbare leidt in ongeveer de helft van de gevallen tot langdurige psychologische klachten bij achterblijvers. De kans op ontstaan van een langdurige rouwstoornis bij vermissing lijkt vijf keer groter dan na een natuurlijk overlijden...

  • 16 mei 2018

    Het nut van algen boven water

    Tussen de Bahama’s en Ierland goten algenonderzoeksters Maria van Leeuwe en Jacqueline Stefels van de RUG honderden liters oceaanwater door hun filters. Ze voeren op onderzoeksschip de Pelagia een etappe van de NICO-expeditie mee. Het Netherlands Initiative...

  • 09 mei 2018

    Petra Rudolf gekozen tot nieuwe voorzitter European Physical Society

    RUG-hoogleraar Experimentele Vaste Stof Fysica Petra Rudolf is verkozen tot 'president' van de European Physical Society (EPS). Met ingang van april 2019 zal zij deze organisatie, die natuurkundige vakverenigingen in heel Europa (inclusief Turkije en...