Всім відомо, що основу сучасних електронних систем становить кремній. Однак його межа майже досягнуто. І ось інженер з Школи інженерних і комп’ютерних наук Еріка Джонссона Техаського університету Джозефом Фрідманом в Далласі була створена комп’ютерна система на основі вуглецю.

Фрідман почав ці дослідження ще будучи докторантом в Північно-Західному університеті. Як зазначається, застосування вуглецю дозволить вирішити ряд проблем існуючих систем. А саме, вуглецеві чіпи будуть менші за розміром і більш продуктивні, ніж кремнієві. Відзначається, що вони зможуть працювати на частотах в тисячі разів більше, ніж сьогоднішні чіпи – на терагерцовых.

Сучасні електронні девайси засновані на транзисторах, які є крихітними кремнієвими структурами, що дозволяють негативно заряджених електронів проходити через кремній, формуючи електричний струм. Транзистори працюють в якості світчів (перемикачів), включаючи і вимикаючи струм.

На додаток до здатності нести електричний заряд, електрони мають також іншим якістю, що належать до їх магнітним властивостям, який називають спіном. В останні роки інженери вивчали шляхи використання характеристик спина електронів для створення нового класу транзисторів і девайсів. Цей напрямок називається спинтроникой, або спінової електронікою.

Вуглецевий спинтронный світч Фрідмана працює в якості логічного шлюзу, робота якого заснована на базовому принципі електромагнітів: коли електричний заряд проходить через дріт, він створює магнітне поле, яке охоплює провід.

На додаток магнітне поле навколо двомірної стрічки вуглецю, яка називається графенової нанолентой, і впливає на струм, що проходить через стрічку. У традиційних комп’ютерах на основі кремнію транзистори не можуть відтворювати цей феномен. Замість цього вони з’єднані один з одним проводами. Вихід з одного транзистора з’єднується дротом зі входом наступного транзистора, і, таким чином, транзистори каскадно з’єднані між собою.

У конструкції спинтронной мікросхеми електрони, проходячи через вуглецеві нанотрубки — дуже тонкі дроти, виготовлені з вуглецю, — створюють магнітне поле, що надає вплив на перебіг струму в найближчій графенової наноленте, забезпечуючи каскадні логічні шлюзи, які не з’єднані між собою фізично.

Саме використання електромагнітного поля в якості агента взаємодії і дозволить, на думку Фрідмана, збільшити частоту, а значить і швидкість роботи чіпів. Крім цього, вуглецеві транзистори можна зробити менше кремнієвих.

Важливо відзначити, що це поки тільки концепт, однак Фрідман заявив, що робота над прототипом вуглецевої каскадної спинтронной комп’ютерної системи буде продовжена в міждисциплінарної дослідницької лабораторії NanoSpinCompute, якою він керує в Техаському університеті в Далласі.