喷墨与自旋

打印机喷出硅芯片,电子自旋被用于计算机逻辑

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现在,我们可怜地回顾那些老式电脑打印机,它们发出缓慢的嗡嗡声,并且使用恼人的穿孔边缘纸张。十年后,人们肯定会可怜地回顾我们今天称之为打印机的东西。能够生产完整物体的三维打印机已经在降价,新型打印机可以输出电子电路板,甚至完整的可用电路。现在,研究人员有了一种可以输出硅芯片的打印机。

该设备由日本精工爱普生公司的材料科学家正博古泽和他的同事们创造,它喷射出聚硅烷,一种硅和氢的聚合物。一旦铺设好,就可以在厨房烤箱清洁温度下烘烤,以驱除氢气并留下结晶硅。这项技术为传统的微芯片生产工艺提供了一种替代方案,传统工艺需要提纯、模版印刷和蚀刻硅——这一系列工序既复杂又浪费:99% 的原始硅被浪费掉。硅打印机仍然很挑剔,无法生产出细节水平精细的芯片。然而,它可能会降低低分辨率硅器件(如显示电路和太阳能电池)的成本。

未来的小工具用户也会可怜地回顾那些流经这些电路的东西。目前,电路通过电子的存在或不存在来传递信号,忽略了粒子的自旋(旋转的量子模拟)。新兴的自旋电子学技术,或称“自旋电子学”,旨在利用这种浪费的信息。到目前为止,它唯一的应用是在硬盘驱动器中。研究人员还在寻求将其应用于计算处理的逻辑门,尤其因为翻转电子的自旋比改变其运动方向所需的能量更少。障碍在于,检测和操纵自旋需要磁铁,而磁铁很难集成到硅电路中。


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加州大学圣地亚哥分校的物理学家哈南·德里和他的同事们现在提出了一种可行的逻辑门设计。固定磁铁和电压水平的组合根据电子的自旋和所需的门功能来引导电子。该团队概述了一个基于该逻辑门的自旋电子计算机的方案,但它是否能在实践中奏效还有待观察。

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