Descripción del proyecto
Los skyrmiones magnéticos podrían cambiar el futuro de la computación
Los skyrmiones son cuasipartículas turbulentas que se parecen y se comportan como partículas. Podrían revolucionar los ámbitos del almacenamiento de datos, el procesamiento de información y la inteligencia artificial. Por ejemplo, su tamaño, velocidad y estabilidad podrían implicar la creación de dispositivos de memoria más rápidos y pequeños. Sus estructuras de espín a nanoescala dejan espacio para funciones de memoria y temperatura de computación cercanos a los limites termodinámicos, a la vez que son robustos ante las imperfecciones de la fabricación y los campos magnéticos de dispersión. El proyecto SKYNOLIMIT, financiado con fondos europeos, tiene como objetivo demostrar experimentalmente las arquitecturas de circuitos lógicos de banda muy amplia, consumo ultrabajo y no volátiles que se basan en skyrmiones magnéticos. Las actividades del proyecto se centrarán en la modelización y la prueba de nuevos nanomateriales funcionales con acoplamiento espín-órbita gigante, procesadores de skyrmiones y «hardware» de redes neuronales basadas en skyrmiones.
Objetivo
Moore’s Law drove the technology revolution for more than five decades and left no aspect of our lives untouched. State-of-the-art computation relies on transistors, whose dimensions or power consumption could no longer be reduced. Nevertheless, growing need for information processing, battery-constrained internet-of-things devices and wireless connectivity necessitates discoveries of nanoelectronic building blocks with novel physics. Thus, fundamental breakthroughs are needed in highly power-efficient non-volatile computational elements that meet the speed, bandwidth and scalability requirements of microelectronics industry. Using electronic spins for non-volatile computation could offer very diverse new device physics and architectures to meet these requirements. In SKYNOLIMIT project, I aim to experimentally demonstrate ultra-wideband, ultralow-power and non-volatile logic circuit architectures that operate based on nanoscale spins called magnetic skyrmions. Skyrmions are nanoscale spin structures that allow for room temperature computation and memory functions near thermodynamic limits while being robust against fabrication imperfections and stray magnetic fields. In this project, (1) I first computationally model, fabricate and test the novel functional nanomaterials with giant spin-orbit coupling and low damping to achieve all-electric generation/detection and processing of skyrmions using multilayers of topological insulators and/or 2D transition metal dichalcogenides on insulating rare earth iron garnet films. Second, (2) I plan to experimentally demonstrate skyrmion processors including signal generators, logic gates, registers, and fast Fourier transformers. Third, (3) I plan to experimentally implement neural network hardware using skyrmionics. Thus, high-speed and ultra-wideband 2D skyrmionics could help reduce power consumption, extend mobile battery life by a few orders of magnitude and help spintronics become a part of mainstream electronics.
Ámbito científico
- natural sciencesphysical sciencesthermodynamics
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicsspintronics
- natural sciencesphysical scienceselectromagnetism and electronicsmicroelectronics
- natural sciencescomputer and information sciencesdata sciencedata processing
- natural sciencescomputer and information sciencesartificial intelligencecomputational intelligence
Programa(s)
Régimen de financiación
ERC-STG - Starting GrantInstitución de acogida
34450 Istanbul
Turquía