• LATEST
    • A PHP Error was encountered

      Severity: Notice

      Message: Undefined variable: latest

      Filename: views/_header.php

      Line Number: 48

      A PHP Error was encountered

      Severity: Warning

      Message: Invalid argument supplied for foreach()

      Filename: views/_header.php

      Line Number: 48


Perangkat Spintronik Hemat-Daya (Low-Power)

Akhir-akhir ini, studi spintronics—studi tentang spin intrinsik elektron dan hubungannya dengan momen magnetik, dan muatan elektronik dasarnya--kian berkembang karena aplikasinya antara lain untuk perangkat atau cepis memori dan logika komputasi. Efisiensi manipulasi obyek-obyek magnetik, misalnya gerak dinding domain dan perpindahan magnetisasi, telah menjadi fokus studi ilmiah spintronik beberapa dekade terakhir.

Cepis spintronik-- elektronik yang menggunakan medan magnet skala kecil dari elektron dan muatan listriknya—berbeda dari elektronik tradisional, antara lain pengisian daya dan eksploitasi spin elektron—elektron-elektron mengitari inti suatu atom dan memiliki energi spinning--yang berdampak terhadap efisiensi penyimpanan dan tansfer data.

Torsi transfer putaran (spin transfer torque) umumnya dianggap sebagai cara yang sangat menjanjikan guna mengendalikan status spin-nya (spin states). Namun, masalahnya ialah efisiensi. Karena itu, lahir konsep baru manipulasi magnetisasi melalui induksi “torsi orbit-putaran” (spin-orbit torque / SOT)--fenomena perubahan status magnetisasi akibat induksi arus-arus terpolarisasi spin—yang lebih efisien, jika dibanding dengan torsi transfer putaran konvensional lainnya.

Spin-orbit torque (SOT) memungkinkan inovasi metode manipulasi magnetisasi feromagnet dengan cara injeksi arus. Baru-baru ini, Profesor Masaaki Tanaka dan koleganya (Miao Jiang, et al, 2019) asal University of Tokyo di Jepang, menciptakan satu komponen elektronik hemat daya (power efficient ) untuk generasi baru logika komputasi dan cepis memori. Yakni satu komponen pengalihan magnetik daya-rendah (low-power magnetic switching) yang dapat membantu perkembangan cepis-cepis spintronik (Science Daily, 13/6/2019).

Studi ilmiah Profesor Masaaki Tanaka dan koleganya (Miao Jiang, et al, 2019) menemukan bahwa pengalihan SOT (SOT switching) sangat efisien dapat dicapai melalui penggunaan satu arus dalam satu lapisan GaMnAs semikonduktor feromagnetik yang dimagnetisasi secara tegak-lurus dengan satu kepadatan arus sangat kecil 3,4 × 105 A cm - 2, yang merupakan dua susunan dari ukuran lebih kecil daripada yang dibutuhkan dalam sistem dua-lapis logam (metal bilayer) tipikal. Kebutuhan rendahnya kepadatan arus ini berkaitan dengan asimetri inversi curah intrinsik GaMnAs dan kristalinitas tunggal berkualitas tinggi serta polarisasi putaran (spin) besar.

“We are trying to solve the problem of the large power consumption required for magnetization reversal in magnetic memory devices. Our ferromagnetic semiconductor material -- gallium manganese arsenide (GaMnAs) -- is ideal for this task as it is a high-quality single crystal. Less ordered films have an undesirable tendency to flip electron spins. This is akin to resistance in electronic materials and it's the kind of inefficiency we try to reduce,” ungkap  Profesor Tanaka (University of Tokyo, 13/6/2019).

Penemuan Profesor Masaaki Tanaka dan koleganya (Miao Jiang, et al, 2019) mendukung kemajuan kontrol listrik pada magnet dan aplikasinya pada cepis-cepis semikonduktor. Singkatnya, spintronik mengeksplorasi komponen-komponen berdaya-rendah dengan kinerja tinggi untuk logika komputasi dan cepis memori. Ide dasarnya ialah pengkodean informasi ke dalam spin-nya -- properti momentum sudut (angular momentum) -- dari satu elektron, daripada menggunakan paket-paket elektron untuk mewakili bit logis, 1s dan 0s.

Potensi pokok spintronik terletak pada kemampuan magnetisasi material dengan cepat dan efisien. Di sinilah terobosan Profesor Masaaki Tanaka dan koleganya, yang menciptakan satu komponen -- film tipis bahan feromagnetik – magnetisasi yang sepenuhnya dapat dibalikkan (magnetization reversal) hanya dengan menggunakan kepadatan-kepadatan arus sangat kecil. Sehingga cepis ini sangat efisien (Science Daily, 13/6/2019).

Dengan cara tersebut di atas, cepis-cepis dapat disusun lebih sederhana daripada eksperimen serupa lainnya yang mencoba dan menggunakan layer-layer ganda daripada film-film tipis layar-tunggal. “We did not expect that the magnetization can be reversed in this material with such a low current density; we were very surprised when we found this phenomenon. Our study will promote research of material development for more efficient magnetization reversal. And this in turn will help researchers realize promising developments in spintronics,” papar Profesor Tanaka (University of Tokyo, 13/6/2019).

Hasil riset dan penemuan Profesor Masaaki Tanaka dan koleganya itu dirilis oleh jurnal Nature Communications, edisi 13 Juni 2019 (Miao Jiang, Hirokatsu Asahara, Shoichi Sato, Toshiki Kanaki, Hiroki Yamasaki, Shinobu Ohya, Masaaki Tanaka, “Efficient full spin–orbit torque switching in a single layer of a perpendicularly magnetized single-crystalline ferromagnet”,  Nature Communications, 2019). Proyek riset itu didanai oleh Grants-in-Aid for Scientific Research, program CREST dari Japan Science and Technology Agency, Spintronics Research Network of Japan, dan China Scholarship Council.

Proyek riset studi ilmiah itu melibatkan ilmuwan yaitu (1) Miao Jiang asal Department of Electrical Engineering and Information Systems, The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo, 113-8656, Jepang; (2) Hirokatsu Asahara asal Department of Electrical Engineering and Information Systems, The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo, 113-8656, Jepang;

(3) Shoichi Sato asal Department of Electrical Engineering and Information Systems, The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo, 113-8656, Jepang; (4) Toshiki Kanaki asal Department of Electrical Engineering and Information Systems, The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo, 113-8656, Jepang;

(5) Hiroki Yamasaki asal Department of Electrical Engineering and Information Systems, The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo, 113-8656, Jepang; (6) Shinobu Ohya asal Department of Electrical Engineering and Information Systems, The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo, 113-8656, Jepang; Center for Spintronics Research Network (CSRN), Graduate School of Engineering, The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo, 113-8656, Jepang dan Institute of Engineering Innovation, Graduate School of Engineering, The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo, 113-8656, Jepang;

(7) Profesor Masaaki Tanaka asal Department of Electrical Engineering and Information Systems, The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo, 113-8656, Jepang dan Center for Spintronics Research Network (CSRN), Graduate School of Engineering, The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo, 113-8656, Jepang.

Oleh: Servas Pandur