Гул люминесцентных ламп использовали в вычислениях. Магнитострикция и хранение данных

Знаете ли вы, что физическое явление, которое сопровождается жужжание люминесцентных ламп, может запустить новое поколение более эффективных вычислительных устройств? Хранить данные можно будет с помощью магнитных полей, а не электричества.

Магнитострикция (от лат. натяжение, сжатие) – изменение формы и размеров тела при его намагничивании. Это явление свойственно как сильно магнитным (ферромагнитным), так и парамагнитным и диамагнитным веществам. Магнитострикция – результат проявления взаимодействий в магнитных телах.

Преобразование магнитной энергии в механическую посредством магнитострикции в наномасштабе лежит в основе многих магнитомеханических систем, таких как датчики, преобразователи, исполнительные механизмы и сборщики энергии.

Когда ферромагнитный материал, такой как железо, никель или кобальт, подвергается воздействию внешнего магнитного поля, магнитные домены внутри материала выравниваются, создавая внутренние напряжения, которые вызывают изменение формы или размеров материала. Это явление называется магнитострикцией. И наоборот, когда магнитострикционный материал подвергается напряжению, его магнитные свойства изменяются. Это известно как эффект Виллари.

Группа исследователей из Мичиганского университета разработала недорогой по себестоимости материал, который как минимум в два раза более «магнитострикционный», чем другие материалы в этом классе.

Магнитоэлектрические устройства используют магнитные поля вместо электричества для хранения цифровых единиц и нулей двоичных данных и поэтому не требуют постоянного электричества, как современные микросхемы. Это означает, что они потребляют часть энергии, необходимой сегодня для микросхем, что делает их энергоэффективными.

Чтобы заставить магнитоэлектрические устройства работать, нужен материал, электрические и магнитные свойства которого взаимосвязаны. А большая магнитострикция означает, что чип может выполнять ту же работу с меньшими затратами энергии.

На сегодняшний день высокий уровень магнитострикции получили от недорогого железа и галлия. Эти элементы идеальны по цене и их можно использовать в вычислительной технике. Но, есть одно но. Магнитоэлектрические устройства из железа и галлия, имеют размер в несколько микрон, что слишком велико для использования в вычислительной технике.

Другим проявлением магнитострикции является эффект Видемана: когда на провод воздействует магнитное поле, ориентированное параллельно его длине, и через провод пропускается ток, провод испытывает скручивающую деформацию в том месте, где возникает магнитное поле.

Исследователи работают с Intel. Их задача -  уменьшить размер устройства до параметров совместимых с программой Intel по магнитоэлектрическим спин-орбитальным устройствам (или MESO).

Магнитострикция была впервые измерена Джеймсом Джоулем, который смог намагнитить образец железа и измерить его изменение по длине. Противоположный эффект, при котором приложенное напряжение заставляло материал создавать магнитное поле, обнаружил  Э. Виллари. Затем Густав Видеманн обнаружил, что ферромагнитный стержень будет крутильно колебаться под действием продольного и кругового магнитного поля.