Новая область технологии, спинтроника, позволит создать компьютеры на магнитных молекулах
Квантовый эффект, открытый Петером Грюнбергом и Альбером Фером, представляет большой интерес для фундаментальной физики и в то же время имеет многочисленные приложения в информационных технологиях. И не только потому, что благодаря ему на рубеже 90-х годов резко увеличился объем запоминающих устройств. Появилось и новое направление наноэлектроники - спинтроника. Для обработки информации она использует одновременно и спин, и заряд электрона в отличие от классической электроники, в которой применяется только заряд.
Современные PC, КПК, видеокамеры, поисковые машины Google, "Яндекс" и другие, автомобильная промышленность уже пользуются спинтронными приборами и сенсорами. Сейчас много говорят о нанотехнологиях и настойчиво ищут такие направления, которые могут дать быструю коммерческую отдачу. Спинтроника - лучший и, вероятно, пока единственный пример. А впереди еще более захватывающие перспективы - энергонезависимая магнитная оперативная память широкого применения (MRAM). Потенциальный рынок огромен. Использование такой памяти позволит, например, производить мгновенную загрузку компьютера, пользоваться мобильными телефонами в режиме ожидания более месяца без подзарядки. Спинтроника даст возможность также создать СВЧ-генераторы и другие микроволновые приборы нового поколения. И еще: существующие компьютеры, серверы и иные информационные приборы и системы уже занимают заметное место в мировом балансе потребления энергии - просто потому, что их много и непременно будет еще больше. Спинтронная технология поможет сократить энергозатраты.
Все это не фантастические предложения, а реальные разработки нанотехнологии сегодняшнего и завтрашнего дней. А на горизонте - новые материалы, спинтроника, работающая с магнитными молекулами. Каждая такая молекула ведет себя подобно стрелке компаса размером в несколько нанометров. Возможно, именно эти молекулы станут носителями информации в компьютерах будущего с квантовой обработкой информации. Такие молекулы уже синтезированы и сейчас активно изучаются. Российские ученые имеют здесь неплохой задел.
Все это говорит о том, что интеллектуальные и материальные инвестиции в спинтронику, безусловно, оправданны. В 70-е и 80-е годы в нашей стране были неплохие, мирового уровня, наработки по созданию памяти на магнитных цилиндрических доменах. Однако наступивший развал отечественной электронной промышленности свел на нет эти достижения. Поэтому у нас нет ярких технологических работ по спинтронике. Есть, правда, неплохие теоретические работы по этой группе эффектов. Российские физики разрабатывают методы математического моделирования и компьютерного проектирования спинтронных приборов и систем. Это очень важное дело с точки зрения практики. К сожалению, в Академии наук и в России в целом их работа не находит должного отклика. Но за рубежом они весьма востребованы: сотрудничают с группой нобелевского лауреата Альбера Фера и помогают разобраться с загадками новых спинтронных микроволновых приборов, основанных на эффекте переноса спинового момента. Это неплохо, но пора развивать спинтронику в своем отечестве.
Трудно предсказывать будущее. В действительности во многих новых технологиях обычно переоценивают ближайшие перспективы (3-5 лет), но недооценивают то, что может быть достигнуто в более далекой перспективе (20-50 лет). Например, в середине XX века исследователи придумали биполярный транзистор только для того, чтобы заменить вакуумный триод полупроводниковым. Теперь, после пятидесяти лет блестящего развития микроэлектроники, сильно изменившего нашу жизнь и лицо цивилизации, видно, сколь скромной была эта цель. Мы - свидетели и участники революционного развития нанофизики и нанотехнологии, и спинтроники в том числе. Кто знает, куда это может привести? n
Автор - доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Института общей физики РАН им. А. М. Прохорова
Анатолий Звездин
