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

  • 20 februari 2018

    Zelforganisatie onderwaterplanten houdt rivieren gezond

    Onderwaterplanten spelen een essentiële rol om rivieren en waterlopen gezond te houden. Biologe Loreta Cornacchia van het Koninklijk Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ) ondervond dat de waterplant sterrenkroos een regelmatig verspreid 'klonterig'...

  • 15 februari 2018

    Populaire wetenschapsblogger deelt spintronicafilm

    Een filmpje over het onderzoek van RUG-natuurkundige Bart van Wees is opgepikt door de populaire wetenschapsblogger Hashem Al-Ghaili. Via zijn Facebook site is de film in een paar dagen tijd meer dan 260.000 keer bekeken en ruim 2.100 keer gedeeld....

  • 14 februari 2018

    Jochen Mierau: ‘De gezondheidsverschillen in Noord-Nederland zijn bizar’

    Als kleine jongen ervoer hij het enorme contrast tussen Oost- en West-Berlijn. Nu maakt hij zich sterk voor het verminderen van schrijnende gezondheidsverschillen in onze regio. Een gesprek met Jochen Mierau, de onvermoeibare initiatiefnemer van de...