p (Phys.org) —Os circuitos integrados em praticamente todos os computadores atuais são construídos exclusivamente a partir de transistores. Mas como os pesquisadores estão constantemente tentando melhorar a densidade dos circuitos em um chip, eles estão procurando maneiras alternativas de construir circuitos. Um método alternativo usa ímãs nanométricos, em que os ímãs possuem dois estados magnéticos estáveis ​​que representam os estados lógicos "0" e "1". p Até agora, a lógica nanomagnética (NML) foi implementada apenas em duas dimensões. Agora, pela primeira vez, um novo estudo demonstrou uma porta lógica magnética programável 3D, onde os ímãs são dispostos em 3D. Em comparação com o portão 2D, o arranjo 3D dos ímãs permite um aumento na interação de campo entre os ímãs vizinhos e oferece densidades de integração mais altas.

p Os pesquisadores, Irina Eichwald, et al., na Universidade Técnica de Munique em Munique, Alemanha; e a Universidade de Notre Dame em Notre Dame, Indiana, NÓS, publicaram seu artigo sobre a porta lógica magnética 3D em uma edição recente da Nanotecnologia .

p "Mostramos pela primeira vez que o acoplamento de campo magnético pode ser explorado em todas as três dimensões para realizar circuitos de computação lógica magnética, e, portanto, abre caminho para novas tecnologias, onde altas densidades de integração combinadas com baixo consumo de energia podem ser alcançadas, "Eichwald disse Phys.org .

p A porta lógica magnética 3D consiste em três ímãs de entrada que influenciam o estado magnético de um ímã de saída. Para preparar o ímã de saída, os pesquisadores usaram um feixe de íons focalizado para irradiar uma área de 40 x 40 nm do ímã para destruir sua estrutura cristalina, criando uma parede de domínio. Quando os campos magnéticos dos três ímãs de entrada são colocados dentro de 100 nm do ponto irradiado, o estado magnético da parede do domínio pode ser controlado. Como resultado, o ímã de saída pode ser alternado entre os estados "0" e "1".

p Uma característica importante da porta lógica magnética 3D é que um dos ímãs de entrada é arranjado em uma camada extra em comparação com portas lógicas magnéticas 2D. Adicionar uma terceira dimensão aumenta a quantidade de área magnética em torno do ímã de saída em 1/3, e também aumenta a influência de cada ímã de entrada em 1/6. Esses efeitos magnéticos mais fortes reduzem a taxa de erro e melhoram a funcionalidade do gate. O ímã de entrada na terceira dimensão também programa a porta para operar como uma porta NOR ou NAND.

p O NML tem várias vantagens potenciais em comparação aos transistores. Uma é que não há necessidade de fiação elétrica ou interconexões porque o cálculo é realizado inteiramente por interações magnéticas entre ímãs vizinhos. NML também opera com baixo consumo de energia, que, por sua vez, permite a combinação de lógica e funcionalidade de memória em um único dispositivo.

p Também há a vantagem de altas densidades usando NML, o que é possível em parte devido ao pequeno tamanho das portas magnéticas 3D (aqui, cerca de 700 x 550 nm). Embora altas densidades levem ao problema de campos magnéticos dispersos interferindo em ímãs que não sejam seus vizinhos mais próximos, os pesquisadores observam que pesquisas anteriores já começaram a discutir e propor soluções para esses problemas. Geral, O NML pode ter uma variedade de aplicativos.

p "O principal aspecto da lógica nanomagnética 3D é que você pode construir circuitos, em que um grande número de processos de computação é feito simultaneamente (a palavra-chave é arquitetura sistólica), enquanto o consumo de energia é mantido no mínimo (já que você só precisa gerar um campo magnético global e então você pode cronometrar todo o circuito), "Eichwald disse." Os aplicativos são filtragem digital, decodificação e criptografia. Aqui, todos os processos de computação devem ser feitos por ímãs. "

p Os resultados aqui abrem caminho para o desenvolvimento de outras arquiteturas 3D de circuitos NML no futuro.

p "Os planos de pesquisa futuros são investigar uma estrutura de somador 3D completa, com o menor número possível de ímãs e o menor consumo de área, "Eichwald disse. p © 2014 Phys.org