Всем известно, что основу современных электронных систем составляет кремний. Однако его предел почти достигнут. И вот инженер из Школы инженерных и компьютерных наук Эрика Джонссона Техасского университета Джозефом Фридманом в Далласе была создана компьютерная система на основе углерода.

Фридман начал эти исследования ещё будучи докторантом в Северо-Западном университете. Как отмечается, применение углерода позволит решить ряд проблем существующих систем. А именно, углеродные чипы будут меньше по размеру и более производительны, чем кремниевые. Отмечается, что они смогут работать на частотах в тысячи раз больше, чем сегодняшние чипы – на терагерцовых.

Современные электронные девайсы основаны на транзисторах, являющихся крошечными кремниевыми структурами, позволяющими отрицательно заряженным электронам проходить через кремний, формируя электрический ток. Транзисторы работают в качестве свитчей (переключателей), включая и выключая ток.

В дополнение к способности нести электрический заряд, электроны обладают также другим качеством, относящимся к их магнитным свойствам, которое называют спином. В последние годы инженеры изучали пути использования характеристик спина электронов для создания нового класса транзисторов и девайсов. Это направление называется спинтроникой, или спиновой электроникой.

Углеродный спинтронный свитч Фридмана работает в качестве логического шлюза, работа которого основана на базовом принципе электромагнитов: когда электрический заряд проходит через провод, он создает магнитное поле, которое охватывает провод.

В дополнение магнитное поле вокруг двухмерной ленты углерода, которая называется графеновой нанолентой, и оказывает влияние на ток, проходящий через ленту. В традиционных компьютерах на основе кремния транзисторы не могут воспроизводить этот феномен. Вместо этого они соединены друг с другом проводами. Выход из одного транзистора соединяется проводом со входом следующего транзистора, и, таким образом, транзисторы каскадно соединены между собой.

В конструкции спинтронной микросхемы электроны, проходя через углеродные нанотрубки — очень тонкие провода, изготовленные из углерода, — создают магнитное поле, оказывающее влияние на течение тока в ближайшей графеновой наноленте, обеспечивая каскадные логические шлюзы, которые не соединены между собой физически.

Именно использование электромагнитного поля в качестве агента взаимодействия и позволит, по мнению Фридмана, увеличить частоту, а значит и скорость работы чипов. Кроме этого, углеродные транзисторы можно сделать меньше кремниевых.

Важно отметить, что это пока только концепт, однако Фридман заявил, что работа над прототипом углеродной каскадной спинтронной компьютерной системы будет продолжена в междисциплинарной исследовательской лаборатории NanoSpinCompute, которой он руководит в Техасском университете в Далласе.