في خطوة قد تغير مستقبل التكنولوجيا نجح باحثون من جامعة UCLA في التوصل إلى تقنية جديدة يمكن أن تعيد رسم خريطة صناعة المعالجات، من خلال تطوير أشباه موصلات تعتمد على دوران الإلكترون بدلًا من شحنته فقط.
وهذه التقنية الواعدة، المعروفة باسم "سبينترونيكس "(Spintronics)، تمهد الطريق لهواتف ذكية وأجهزة كمبيوتر محمولة أنحف، أكثر برودة، وتدوم لفترة أطول بشحنة واحدة.
ما هي تقنية السبينترونيكس؟
في المعالجات التقليدية يستخدم التيار الكهربائي لتحريك الشحنات داخل الشرائح، ما يسبب توليد حرارة عالية ويهدر الطاقة، أما تقنية السبينترونيكس فتعتمد على خاصية مغناطيسية طبيعية للإلكترون تُعرف باسم "الدوران" أو "السبين"، وهنا تتم معالجة البيانات من خلال اتجاه الدوران بدلاً من الحركة الفعلية للشحنة، وهذه الطريقة تستهلك طاقة أقل وتنتج حرارة أقل، ما يعني كفاءة أعلى وأداء أكثر استدامة.
حل التحدي المغناطيسي
التحدي الأكبر في السبينترونيكس كان دائمًا يتمثل في كيفية جعل أشباه الموصلات تمتلك خصائص مغناطيسية كافية لتكون عملية، وهنا تبرز مساهمة فريقUCLA ، وإذ تمكنوا من حل هذه المشكلة عبر تكديس طبقات ذرية من أشباه الموصلات مع ذرات مغناطيسية، ما أدى إلى رفع التركيز المغناطيسي داخل المواد إلى 50٪ أي عشرة أضعاف ما كان ممكنًا سابقًا.
وتؤكد الجامعة أن هذه الطريقة أفرزت أكثر من 20 مادة جديدة يتم العمل على تسجيل براءات اختراع لها حاليًا.
فوائد تتجاوز الهواتف الذكية
بالإضافة إلى تحسين أداء الهواتف والأجهزة المحمولة، قد تحدث هذه التقنية تأثيرًا واسع النطاق في مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي، والتي تتعرض لانتقادات متزايدة بسبب استهلاكها الضخم للطاقة والمياه، والأجهزة التي تعتمد على المعالجات الجديدة قد تصبح أكثر كفاءة وأقل اعتمادًا على أنظمة التبريد المكلفة.
وفيما يتعلق بالحوسبة الكمية فإن المعالجات المبنية على أشباه الموصلات المغناطيسية الجديدة قد تقلل الحاجة لدرجات الحرارة فائقة الانخفاض، ما يشكل أحد أكبر العوائق أمام إدخال الحواسيب الكمومية في الاستخدامات اليومية.
ثورة قادمة لكن ليست فورية
رغم أن هذه التقنية ما زالت في مراحل التطوير الأولية، ولا يتوقع أن تظهر في الأسواق قبل عدة سنوات، لكن آفاقها مثيرة تشمل أجهزة أصغر حجمًا، أكثر كفاءة، وذات تأثير بيئي أقل، وكل ذلك بفضل إعادة التفكير في سلوك الإلكترون ذاته.