Το πράσινο του κοβαλτίου θα ανοίξει τον δρόμο για πιο αποδοτικούς και γρήγορους υπολογιστές

Πηγή:BBC, 9 Αυγούστου 2006

Μια μη δημοφιλής χρωστική ουσία που χρησιμοποιήθηκε από τους καλλιτέχνες στον 18ο αιώνα θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο σε πιο γρήγορους καθώς και σε πιο αποδοτικούς σε κατανάλωση ενέργειας υπολογιστές.

Πράσινο κοβαλτίου σε σκόνη

Το πράσινο του κοβαλτίου, όπως είναι γνωστή η χρωστική, έχει δοκιμαστεί από μια αμερικανική ομάδα που θεωρεί ότι θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί στις συσκευές τύπου σπιντρόνικ (spintronic).

Οι πιο πάνω ηλεκτρονικές διατάξεις χειρίζονται τις μαγνητικές ιδιότητες των ηλεκτρονίων για να κάνουν την υπολογιστική εργασία τους.

Το πράσινο του κοβαλτίου μπορεί να είναι χρήσιμο για οικιακές συσκευές  δεδομένου ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη θερμοκρασία του δωματίου, αντίθετα από πολλά άλλα υλικά που πρέπει να είναι υπέρψυχρα.

"Η μεγάλη πρόκληση είναι να αναπτυχθούν υλικά που να μπορούν να εκτελέσουν αυτά τα είδη λειτουργιών όχι μόνο στις κρυογονικές θερμοκρασίες, αλλά και σε πρακτικές θερμοκρασίες", είπε ο καθηγητής Daniel Gamelin του πανεπιστημίου της Ουάσιγκτον στο Σιάτλ, ένας από την ομάδα που εκτέλεσε την εργασία.

Μαγνητική δύναμη

Το πράσινο του κοβαλτίου, που μερικές φορές είναι γνωστό ως πράσινο του Rinmann, είναι ένα μίγμα οξειδίου του ψευδάργυρου και κοβαλτίου. Η ημιδιάφανη αυτή χρωστική ουσία αναπτύχθηκε από το σουηδό φαρμακοποιό Sven Rinmann το 1780. Το χρώμα αυτό ποτέ δεν απέκτησε τη συμπάθεια των καλλιτεχνών, επειδή ήταν ακριβό και δημιουργεί σχετικά αδύνατα χρώματα.

Εντούτοις, το υλικό θα μπορούσε να είναι χρήσιμο στις σπιντρόνικ ηλεκτρονικές συσκευές λόγω των μαγνητικών ιδιοτήτων του. Η συμβατική ηλεκτρονική στηρίζεται στη μεταφορά και τη συσσώρευση των ηλεκτρονίων για να πραγματοποιήσει υπολογισμούς ή για να αποθηκεύσει τα στοιχεία.

Επιπλέον, το σπιντρόνικ χρησιμοποιεί το σπιν των ηλεκτρονίων - που ανιχνεύεται ως ασθενής μαγνητική δύναμη - για να αυξήσει την υπολογιστική ισχύ μιας συσκευής.

Οι συσκευές αυτές θεωρητικά πρέπει να είναι πολύ γρηγορότερες από τη συμβατική ηλεκτρονική και απαιτούν πολύ λιγότερη ισχύ. Η τεχνολογία χρησιμοποιείται ήδη σε μερικούς σκληρούς δίσκους και θα μπορούσε τελικά να χρησιμοποιηθεί για τους αισθητήρες και τη μνήμη των υπολογιστών.

Παλαιά υπόσχεση

Ένας στόχος του σπιντρόνικ είναι να αναπτυχθεί ένας ημιαγωγός που να μπορεί να χειριστεί το μαγνητισμό ενός ηλεκτρονίου. Οι ημιαγωγοί χρησιμοποιούνται για να κατασκευαστούν τα μικροτσίπ, στην καρδιά όλων των υπολογιστών και πολλών άλλων ηλεκτρονικών συσκευών. Καθώς οι υπολογιστές έχουν γίνει γρηγορότεροι, τα τσιπ από την άλλη έχουν γίνει μικρότερα.

Αλλά οι κατασκευαστές αναγνωρίζουν ότι οι συμβατικές τεχνικές κατασκευής των τσιπ θα φθάσουν τελικά σε ένα φυσικό όριο. Γι αυτό τα σπιντρόνικς προσφέρουν μια πιθανή λύση.

Για να δημιουργηθεί μια χρήσιμη συσκευή spintronic ο ημιαγωγός πρέπει να μαγνητιστεί και να παραμείνει σταθερό στη θερμοκρασία δωματίου. Οι ερευνητές έχουν προτείνει ότι ο καλύτερος τρόπος για να δημιουργηθεί το υλικό όπως αυτό, είναι να ενσωματωθεί ένα μαγνητικό στοιχείο σε έναν παραδοσιακό ημιαγωγό όπως είναι το πυρίτιο.

Μέχρι τώρα οι περισσότερες προσπάθειες για να χρησιμοποιηθούν οι ιδιότητες των σπιντρόνικς έγιναν σε χαμηλή θερμοκρασία, τυπικά γύρω από μείον 200 ^οC. Όμως, αυτή η θερμοκρασία είναι πάρα πολύ ψυχρή για να είναι ωφέλιμη σε μια οικιακή συσκευή.

Το πράσινο του κοβάλτιου από την άλλη εμφανίζεται να λειτουργεί σε πιο χρήσιμες θερμοκρασίες. "Η καινοτομία με τα υλικά που δοκιμάσαμε είναι ότι επιδεικνύουν μαγνητικές ιδιότητες σε θερμοκρασία δωματίου", δήλωσε ο καθηγητής Gamelin.

Κατασκευαστές τσιπ

Για να δοκιμάσουν την παλαιά χρωστική ουσία οι ερευνητές επεξεργάστηκαν το οξείδιο του ψευδάργυρου, ένα απλό ημιαγωγικό υλικό, έτσι ώστε μερικά από τα ιόντα του ψευδάργυρου να αντικατασταθούν με τα ιόντα του μαγνητικού κοβαλτίου. Η διαδικασία αυτή είναι γνωστή σαν ντόπινγκ.

Τα ιόντα του κοβαλτίου ευθυγραμμίστηκαν έπειτα όταν έγινε έκθεση του ημιαγωγού σε ατμό του ψευδάργυρου. Η ευθυγράμμιση αναγκάζει το υλικό να γίνει μαγνητικό. Ο μαγνητισμός όμως συνεχίστηκε όταν θερμάνθηκε το υλικό σε θερμοκρασία δωματίου και όταν σταμάτησαν την έκθεση στον ατμό του ψευδάργυρου. Όταν το υλικό θερμάνθηκε κι άλλο οι μαγνητικές ιδιότητες εξαφανίστηκαν.

"Αυτή η εργασία παρουσιάζει ότι υπάρχει μια πραγματική επίδραση εδώ, και έτσι υπάρχει μια μεγάλη υπόσχεση για αυτά τα υλικά", είπε ο καθηγητή Gamelin.

Εντούτοις, η έρευνα είναι ακόμα στα αρχικά στάδιά της. Για να είναι χρήσιμη στους κατασκευαστές των τσιπ, η τεχνική πρέπει να αποδειχθεί ότι δουλεύει με το κοινό υλικό των ημιαγωγών.

"Το επόμενο βήμα είναι να προσπαθήσουμε να κάνουμε αυτά τα υλικά να συνδεθούν με ημιαγωγούς από πυρίτιο".