Önümüzdeki yıllarda, gezegenin en güçlü bilgisayarlarından bazıları sıfırlarını, silikonda elektronlar olarak değil, küçük manyetik alanlar olarak saklayabilir.
Bu makaleyi okumak için kullandığınız cihaz, neredeyse kesinlikle sıfırlarını ve birlerini yarı iletken, yani silikon - çalışması için sürekli olarak elektriğe ihtiyaç duyan bitlere yerleştirerek çalışır.
Net sıfır karbon emisyonu için bastıran bir dünyada, bu tür enerji kullanımı işe yaramaz. Neyse ki, araştırmacılar bilgisayarların çalışma şeklini temelden değiştirmek için çalışıyorlar - bu da güçlü, daha düşük enerjili cihazlara yol açabilir. Bunu yapmanın bir yolu, mıknatıslı bir bilgisayar yapmaktır.
Yonga üreticisi Intel ile işbirliği yapan Michigan Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, geleceğin mıknatıs tabanlı bilgisayarlarının önemli bir özelliği olabilecek yeni bir demir alaşımı yarattılar. Çalışmaları edildi son yayınlanan yılında Nature Communications .
Alaşımları bir manyetostriktör görevi görür. Bu, demir gibi manyetik bir malzemeyi manyetik bir alana daldırdığınızda, bu malzemenin ince bir şekilde şekil değiştirdiği gerçeğine dayandığı anlamına gelir. Başka metaller ekleyerek (bir alaşım metalik elementlerin bir karışımıdır) ve oranlarında ince ayar yaparak, daha manyetostriktif veya manyetik alanları değiştiğinde daha esnek olan alaşımlar yapabilirsiniz.
Günümüzde manyetostriktörler, iyi bir manyetostriktör şeklindeki değişiklikleri manyetik alanların varlığında, hatta oldukça zayıf olanlarda bile tespit edebildiğimiz için, yüksek kaliteli sensörler oluşturmamıza yardımcı oluyor. Manyetik alanlar oluşturmak için elektrik akımı kullanarak, bir manyetostrikatörü şekil değiştirmeye zorlayabilirsiniz. Bu sayede akımın elektrik enerjisini görece kolay bir şekilde manyetostriktörün mekanik enerjisine dönüştürebilirsiniz.
Bu çok güçlü bir yetenek. Gelecekte, manyetostriktörler, tüm bilgi işlem cihazlarımızın görünmez temelini oluşturan sıfırları ve sıfırları oluşturmak için küçük, değiştirilebilir manyetik alanlar kullanmamızı sağlayabilir.
Ancak son yıllarda, manyetostriktörler malzeme biliminin yoluna düştü. Michigan Üniversitesi'nde malzeme bilimcisi ve makalenin yazarlarından biri olan John Heron , "İnsanlar manyetostrikatörü halının altına itti," diyor .
Ama bunlara dikkat etmek için sebepler var. Günümüzün en iyi manyetostriktörleri , terbiyum ve disprosiyum gibi nadir toprak metallerine güveniyor. Nadir topraklar (tahmin edilebileceği üzere) nadir ve pahalıdır. Madencilik yapmak ve çıkarmak , genellikle toksik atık üreten zor bir süreçtir . Ve Çin tarafından kontrol edilen üretimin büyük bir kısmı ile küresel nadir toprak ticareti, kararsız jeopolitik ve ABD-Çin ticaret kavgalarına karşı savunmasızdır.
Kısmen bu nedenle Heron ve meslektaşları, demiri çok daha ucuz ve daha erişilebilir bir elementle karıştırarak daha iyi bir manyetostriktör yapmaya çalıştılar: galyum, doğada yalnızca alüminyum ve çinko cevherlerinde iz elementler olarak oluşan yumuşak, gümüşi bir metal. Saf galyum o kadar düşük bir erime noktasına sahiptir ki ellerinizde sıvıya dönüşür.
Michigan Üniversitesi araştırmacıları, manyetostriktif malzemeler yapmak için galyumu ilk kullananlar değiller, ancak öncekiler sinir bozucu bir sınırla karşılaşmıştı.
Heron, "Yüzde 20 galyumun üzerine çıktığınızda, malzeme artık kararlı değil" diyor. "Malzeme simetriyi değiştirir, kristal yapısını değiştirir ve özellikleri önemli ölçüde değişir." Birincisi, malzeme çok daha az şekil değiştirerek manyetostriktif hale gelir.
Bu sınırı aşmak için, Heron ve meslektaşları atomların yapılarını değiştirmelerini durdurmak zorunda kaldılar. Bu yüzden alaşımlarını nispeten soğuk olan 320 derece Farenheit'te (160 derece Santigrat) yaptılar - böylece atomların enerjisini sınırladılar. Bu, atomları yerinde kilitledi ve araştırmacılar alaşıma daha fazla galyum aşılasa bile atomların hareket etmesini engelledi.
Bu yöntem sayesinde araştırmacılar, yüzde 30'a varan galyum içeren bir demir alaşımı yapabildiler ve nadir toprak emsallerinden iki kat daha fazla manyetostriktif olan yeni bir malzeme yarattılar.
Bu yeni, daha etkili manyetostriktör, bilim insanlarının yalnızca daha ucuz bir bilgisayar değil, aynı zamanda madenciliği aşırı karbon üreten nadir toprak minerallerine dayanmayan bir bilgisayar geliştirmelerine de yardımcı olabilir.
Genel şemada, geleneksel ev bilgisayarınız aşırı miktarda enerji kullanmaz. İnternete güç veren mega bilgisayar veri merkezleri ise başka bir hikaye. Elektrik kullanımlarının ve karbon emisyonlarının kesin miktarı tartışmalı olsa da, merkezlerin çok fazla enerji tükettiğini inkar etmek mümkün değil.
Bu enerji taleplerini azaltmak için Heron gibi araştırmacılar, bilgisayarların çalışma şeklini tamamen değiştiren cihazlar yapmak istiyorlar. Manyetostriktörler bunu yapmanın bir yolu olabilir. Sürekli elektrik gerektiren yarı iletkenler kullanmak yerine, yarının bilgisayarları manyetik alan bitlerinde çalışmak için manyetostriktör kullanabilir. Temel işlemler için, bu tür cihazlar, sürekli olarak güce ihtiyaç duymak yerine, yalnızca elektriğe sıfırdan bire veya tam tersi bir değere ihtiyaç duyar.
Enerji tasarrufuna ek olarak, böyle bir bilgisayarın mevcut muadillerine göre birçok avantajı olacaktır. Beklenmedik bir şekilde kapanırsa, yaptığınız şeyi kaybetmezsiniz, çünkü manyetik alan bitleri yerinde kalır. Mühendisler ayrıca , bu varsayımsal bilgisayarların özelliklerini büyütmenin daha kolay olduğunu ve günümüzün yarı iletkenlerinin yönetemeyeceği performans seviyelerine izin vermenin daha kolay olduğunu düşünüyor .
Yine de teknoloji henüz emekleme aşamasında, bu yüzden evlerimizde manyetostriktör tabanlı cihazları ne zaman görebileceğimiz veya görüp görmeyeceğimiz belli değil. "Kaç yıl sonra bir iPhone teknolojisi haline geleceğini düşünüyorum?" diyor Heron. "Şey, eğer şanslıysam, 20 veya 30. Belki asla."
"Ama temel parçayı göstermek ... şu anda yaptığımız bir şey" diyor.
Rahul Rao
