कम्प्यूटिंग
कैसे किरल स्पिन्ट्रोनिक्स कंप्यूटिंग को बदल सकती है
कैसे स्पिन्ट्रोनिक्स कंप्यूटिंग को क्रांतिकारी बना सकती है
हार्डवेयर कंप्यूटिंग की दुनिया धीरे-धीरे सिलिकॉन चिप्स या यहां तक कि द्विआधारी कंप्यूटिंग के पारंपरिक रूपों से परे देखना शुरू कर रही है।
इसका कारण यह है कि हमारे कंप्यूटरों और डेटा सेंटरों में सामान्य चिप्स और मेमोरी को बनाना मुश्किल हो रहा है, जिसमें नवीनतम पीढ़ी के ट्रांजिस्टर केवल कुछ नैनोमीटर के आकार में हैं।
एक अन्य कारक यह है कि ऊर्जा की खपत एक मुद्दा बन रही है क्योंकि कंप्यूटिंग शक्ति की मांग, विशेष रूप से एआई प्रणालियों के लिए, बढ़ती जा रही है।
कई प्रस्तावित समाधान हैं, जिनमें क्वांटम कंप्यूटिंग और फोटोनिक्स सबसे प्रमुख विकल्प हैं जो या तो कंप्यूटिंग की मांग को कम करने या इसे तेज और कम ऊर्जा-गहन बनाने के लिए हैं।
एक अन्य स्पिन्ट्रोनिक्स है, जो इलेक्ट्रिक करंट (इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह) के बजाय इलेक्ट्रॉनों के स्पिन का उपयोग करता है, जो एक क्वांटम विशेषता है।
स्पिन्ट्रोनिक्स के लाभ और संभावित अनुप्रयोग
इलेक्ट्रॉनिक घटक, जैसे कि ट्रांजिस्टर, पारंपरिक रूप से सिलिकॉन से बने होते हैं और सेमीकंडक्टर पर निर्भर करते हैं। बाइनरी में 0 और 1 सिग्नल इलेक्ट्रिक करंट के पारित होने या अवरुद्ध होने को इंगित करते हैं।
गणना करने का एक विकल्प स्पिन्ट्रोनिक डिवाइस है, जो इलेक्ट्रिक करंट (इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह) के बजाय इलेक्ट्रॉनों के स्पिन पर चलता है।
स्रोत: इंसाइट आईएएस
डेटा स्पिन अंगुलीय गति में संहिताबद्ध किया जा सकता है, जिसे इलेक्ट्रॉन की एक निर्मित “उप” या “नीचे” अभिविन्यास के रूप में कल्पना की जा सकती है, और कक्षीय अंगुलीय गति में, जो इलेक्ट्रॉनों को परमाणु नाभिक के चारों ओर कैसे चलते हैं, का वर्णन करता है।
क्योंकि यह 0 और 1 की तुलना में अधिक जानकारी है, स्पिन पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक्स की तुलना में प्रति परमाणु अधिक डेटा रख सकता है।
स्पिन्ट्रोनिक्स के पास कुछ अन्य लाभ हैं जो क्लासिकल इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम पर हैं, विशेष रूप से:
- तेजी से डेटा, क्योंकि स्पिन को बहुत तेजी से बदला जा सकता है।
- कम ऊर्जा की खपत, क्योंकि स्पिन को बदलने के लिए कम शक्ति की आवश्यकता होती है जितना कि एक करंट बनाने के लिए इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को बनाए रखने के लिए आवश्यक है।
- जटिल सेमीकंडक्टर सामग्री के बजाय सरल धातुओं का उपयोग किया जा सकता है।
- स्पिन सेमीकंडक्टर स्थिति की तुलना में कम अस्थिर है, जिससे डेटा स्टोरेज अधिक स्थिर हो जाता है।
स्वाइप करें स्क्रॉल →
| विशेषता | पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक्स | स्पिन्ट्रोनिक्स |
|---|---|---|
| जानकारी वाहक | इलेक्ट्रिक करंट (0 या 1) | इलेक्ट्रॉन स्पिन (उप/नीचे) |
| ऊर्जा दक्षता | उच्च शक्ति मांग | कम शक्ति उपयोग |
| गति | करंट प्रवाह से सीमित | तेजी से स्पिन स्विचिंग |
| सामग्री | जटिल सेमीकंडक्टर | सरल धातु/ऑक्साइड |
| डेटा स्थिरता | अस्थिर भंडारण | स्थिर, गैर-वोलेटाइल |
स्पिन्ट्रोनिक्स को 1990 के दशक से हार्ड ड्राइव रीड हेड्स में व्यावसायिक रूप से उपयोग किया जा रहा है, जिससे पिछले दशकों में भंडारण घनत्व में काफी वृद्धि हुई है।
“स्पिन इलेक्ट्रॉनों का एक क्वांटम यांत्रिक गुण है, जो एक छोटा सा चुंबक है जो इलेक्ट्रॉनों द्वारा ले जाया जाता है, जो ऊपर या नीचे की ओर इशारा करता है।
हम स्पिन्ट्रोनिक्स डिवाइस कहे जाने वाले सूचना को स्थानांतरित और संसाधित करने के लिए इलेक्ट्रॉनों के स्पिन का लाभ उठा सकते हैं।”
तालेह घियासी – डेल्फ्ट यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी में पोस्टडॉक रिसर्चर
स्पिन्ट्रोनिक्स में हाल के वर्षों में बहुत प्रगति हुई है, जैसे कि स्पिन हानि को मैग्नेटाइजेशन में वापस बदला जा सकता है, जिससे स्पिन्ट्रोनिक्स इलेक्ट्रॉनिक्स और भी अधिक ऊर्जा-कुशल हो जाती है, या स्पिन्ट्रोनिक्स और ग्राफीन अगली पीढ़ी के क्वांटम सर्किट को शक्ति प्रदान कर सकते हैं।
और वैज्ञानिक अभी भी स्पिन्ट्रोनिक्स डिवाइस में सुधार करने के लिए नए तरीके खोज रहे हैं, जैसे कि सियोल नेशनल यूनिवर्सिटी (दक्षिण कोरिया) के शोधकर्ता। कोरिया यूनिवर्सिटी, कोरिया इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी, और फेनबर्ग स्कूल ऑफ मेडिसिन (यूएसए)। उन्होंने इलेक्ट्रॉन स्पिन को नियंत्रित करने में सक्षम चुंबकीय नैनोहेलिक्स बनाए, जो एक पूरे नए क्षेत्र को जन्म दे सकते हैं जिसे “किरल स्पिन्ट्रोनिक्स” डिवाइस कहा जाता है।
उन्होंने अपने परिणामों को प्रतिष्ठित वैज्ञानिक पत्रिका साइंस में प्रकाशित किया, जिसका शीर्षक “किरल फेरोमैग्नेटिक नैनोहेलिक्स के माध्यम से स्पिन-चयनात्मक परिवहन” है।
किरल स्पिन्ट्रोनिक्स
स्पिन्ट्रोनिक्स में किरलता क्या है?
प्रकृति में, सममिति कई चीजों की एक मूलभूत विशेषता है, जिसमें डीएनए और प्रकाश के घटक भी शामिल हैं। यह संभव है कि दो अणु जो एक दूसरे के समान हैं लेकिन उनकी संरचना, आकार, और कार्य में नहीं, बल्कि उनकी दिशा में भिन्न होते हैं, एक概念 जिसे “किरलता” कहा जाता है।
किरलता को अपने सरल रूप में समझाया जा सकता है जैसे हमारा बायां हाथ हमारे दायें हाथ से कैसे भिन्न होता है, हालांकि दोनों हाथ आकार, संरचना, और कार्य में समान होते हैं।
किरलता जीव विज्ञान में एक मूलभूत भूमिका निभाती है, जिसमें प्राकृतिक चयन ने विशेष रूप से “दायें हाथ” वाले डीएनए अणुओं, चीनी, और अमीनो एसिड (प्रोटीन के मूल घटक) का चयन किया है।
यह जैविक पदार्थों में दुर्लभ है, जो अक्सर अव्यवस्थित होते हैं या किरलता के बिना क्रिस्टल होते हैं।
स्पिन्ट्रोनिक्स के लिए धातुओं में किरलता कैसे प्राप्त की जाती है
वैज्ञानिकों ने कोबाल्ट-लोहे के मिश्रण का चयन करके विद्युत रासायनिक रूप से धातु के स्फटिकीकरण प्रक्रिया को नियंत्रित करके दोनों किरल चुंबकीय नैनोहेलिक्स बनाने में कामयाबी हासिल की।
इस प्रक्रिया में एक मुख्य नवाचार किरल जैविक अणुओं, जैसे कि सिन्कोनिन या सिन्कोनिडिन, का उपयोग करना है, जो हेलिक्स के निर्माण को मार्गदर्शित करते हैं।
“धातुओं और अकार्बनिक सामग्रियों में, संश्लेषण के दौरान किरलता को नियंत्रित करना बहुत मुश्किल है, विशेष रूप से नैनोस्केल पर।
यह तथ्य कि हम किरल अणुओं को जोड़कर ही अकार्बनिक हेलिक्स की दिशा को प्रोग्राम कर सकते हैं, सामग्री रसायन शास्त्र में एक सफलता है।”
उन्होंने हेलिक्स की किरलता को प्रदर्शित करने के लिए घूमते हुए चुंबकीय क्षेत्र के तहत हेलिक्स द्वारा उत्पन्न इलेक्ट्रोमैग्नेटिक क्षेत्र (ईएमएफ) को मापा।
