Новый материал открывает путь к энергоэффективным вычислениям и глобальной экономии энергии

Исследователи Университета Бар-Илан в коллаборации с международной командой разработали материал, который может стать основой энергоэффективных вычислений.

Современные кремниевые технологии практически достигли предела своей энергоэффективности. Ученые прогнозируют, что уже через пять-десять лет вычислительные устройства будут потреблять до трети всей вырабатываемой в мире энергии. Чтобы предотвратить этот кризис, физики и материаловеды обращаются к классу материалов, известных как мультиферроики.

Мультиферроики - это соединения, которые объединяют электрические и магнитные свойства. Эти соединения могут стать основой для производства нейроморфных чипов, которые одновременно служат и для вычислений, и для хранения данных, то есть работают по аналогии с синапсами и нейронами мозга. Поскольку в таких чипах нет необходимости в пересылке данных между памятью и процессорами возникает огромная экономия энергии.

До сих пор главной проблемой было создание мультиферроика, который при комнатной температуре сохранял бы и сильные электрические, и сильные магнитные свойства. Исследователи применили новый метод: они одновременно изменили химический состав и деформировали кристаллическую решетку. Смешав висмут-феррит с титанатом бария ученые вырастили структуру на специальной подложке. В результате намагниченность увеличилась в десять раз, а магнитоэлектрическая связь возросла в сто раз по сравнению с исходным материалом. Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Полученные результаты показывают, что комбинирование химического состава и механической деформации - это мощный инструмент для создания нейроморфных элементов памяти и логики, которые будут работать с минимальными затратами энергии. Но необходимо решить проблему масштабирования - кремний очень дешевый материал по сравнению с мультиферроиками.