財(cái)聯(lián)社（上海，編輯 黃君芝）訊，根據(jù)最新研究，讓熒光燈發(fā)出嗡嗡聲的特性可以為新一代更高效的計(jì)算設(shè)備提供動(dòng)力，這些計(jì)算設(shè)備通過(guò)磁場(chǎng)而不是電力來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

據(jù)報(bào)道，由美國(guó)密歇根大學(xué)（University of Michigan）研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種材料——由鐵和鎵組合而成，它的“磁致伸縮”性能至少是同類材料的兩倍，而且成本遠(yuǎn)低于同類材料。除了計(jì)算，它還可以為醫(yī)療和安全設(shè)備帶來(lái)更好的磁傳感器。

當(dāng)一種材料的形狀和磁場(chǎng)相聯(lián)系時(shí)，就會(huì)發(fā)生磁致伸縮，也就是說(shuō)，形狀的改變會(huì)導(dǎo)致磁場(chǎng)的改變。這一特性可能是被稱為磁電的新一代計(jì)算設(shè)備的關(guān)鍵。磁電芯片可以使從大型數(shù)據(jù)中心到手機(jī)的所有東西都更加節(jié)能，大幅降低世界計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的電力需求。

磁電裝置利用磁場(chǎng)代替電力來(lái)存儲(chǔ)二進(jìn)制數(shù)據(jù)中的數(shù)字1和0。微小的電脈沖就會(huì)使它們稍微膨脹或收縮，并將它們的磁場(chǎng)從正變?yōu)樨?fù)，反之亦然。因此，它們不像現(xiàn)在的芯片那樣需要穩(wěn)定的電流，它們只需要一小部分的能量。

該研究的第一作者、麻省理工學(xué)院材料科學(xué)與工程教授John Heron表示，“讓磁電設(shè)備工作的關(guān)鍵是找到電和磁特性相關(guān)聯(lián)的材料。更多的磁致伸縮意味著一個(gè)芯片可以用更少的能量做同樣的工作。”

據(jù)了解，當(dāng)今大多數(shù)磁致伸縮材料都使用稀土元素，而稀土元素過(guò)于稀缺和昂貴，無(wú)法達(dá)到計(jì)算設(shè)備所需的數(shù)量。但是Heron的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)找到了一種方法，可以從廉價(jià)的鐵和鎵中“誘導(dǎo)”出高水平的磁致伸縮。

Heron解釋說(shuō)，通常情況下，鐵鎵合金的磁致伸縮性會(huì)隨著鎵的加入而增加。但是，當(dāng)更多的鎵開(kāi)始形成一個(gè)有序的原子結(jié)構(gòu)時(shí)，這些增加會(huì)趨于平穩(wěn)，并最終開(kāi)始下降。

因此，研究小組使用了一種稱為低溫分子束外延的工藝，基本上將原子凍結(jié)在原地，防止它們?cè)谔砑痈噫墪r(shí)形成有序結(jié)構(gòu)。通過(guò)這種方法，Heron和他的團(tuán)隊(duì)能夠使材料中的鎵含量翻倍，與未修改的鐵鎵合金相比，其磁致伸縮性增加了10倍。

Heron說(shuō)，“低溫分子束外延是一種非常有用的技術(shù)——它有點(diǎn)像用單個(gè)原子進(jìn)行噴漆。而將這種材料‘噴涂’在施加電壓時(shí)會(huì)輕微變形的表面上，也使得測(cè)試其磁致伸縮特性變得容易。”

此外，該研究中制造的磁電裝置有幾微米大小，按計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)是很大的。但研究人員正在與英特爾公司合作，設(shè)法將其縮小到更有用的尺寸，以便與該公司的磁電自旋軌道設(shè)備（或MESO）計(jì)劃兼容，其目標(biāo)之一是將磁電設(shè)備推向主流。

Heron說(shuō)：“英特爾非常擅長(zhǎng)規(guī)?；a(chǎn)，在技術(shù)的具體細(xì)節(jié)方面，它能讓一項(xiàng)技術(shù)在超大規(guī)模的電腦芯片上工作。他們對(duì)這個(gè)項(xiàng)目非常投入，我們會(huì)定期與他們會(huì)面，以獲得反饋和想法，如何提高這項(xiàng)技術(shù)，使其在他們稱為MESO的計(jì)算機(jī)芯片上有用。”

雖然使用這種材料的設(shè)備可能還需要幾十年的時(shí)間才能真正問(wèn)世，但Heron的實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)通過(guò)密歇根大學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)讓辦公室申請(qǐng)了專利保護(hù)。該研究成功也于近日被刊登在了知名科學(xué)期刊《自然通訊》上。

來(lái)源：財(cái)聯(lián)社

審核：熊毅燊

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