Međunarodni tim istraživača, među kojima je i fizičar Predrag Lazić sa Instituta Ruđer Bošković, objavio je rad u uglednom časopisu Nature koji bi trebao omogućiti razvoj superbrzih i efikasnih računara na sobnim temperaturama

Nova tehnologija temelji se na inovativnom načinu slaganja i upotrebi molekularnih magneta – tanki slojevi kobalta i organskih molekula mogli bi otvoriti put prema realizaciji medija za čuvanje podataka velikih kapaciteta te brzih i energijski efikasnijih računarskh procesora.

'Već sada eksperiment je na nivou uređaja koji ima 64 takva spoja', kaže fizičar. 'No obično od početka rada na nekom materijalu do njegove komercijalne primene prođe oko 18 godina. Otkriće je patentirao MIT.'

Povećanje računaske snage i smanjenje potrošnje energije do sada se baziralo na smanjenju dimenzija procesora i memorije. No ovakva strategija približava se svome prirodnom kraju koji je određen fizikalnim zakonima. Naime, delovi od kojih se sastoje procesor i memorija smanjivanjem postaju premali i nestabilni te se podaci više ne mogu pouzdano ni čuvati niti obrađivati. Jedan od razloga tome je da već jedan atom viška ili manjka u elektronskim elementima procesora, koji bi bili veličine nekoliko atoma, može stvoriti potpuno drugačija fizička svojstava elementa.

Tačan broj i položaj atoma u metalima i poluprovodnicima od kojih se uglavnom sastoje današnji elektronski elementi procesora i memorija se praktično ne mogu kontrolisati. Mogući izlaz nudi se u tzv. 'molekularnoj' elektronici sa nanometarskim delovima – molekulama. Molekule se sastoje od tačno određenog broja atoma, a mogu se prilično jeftino proizvesti uvek u tačno jednakom obliku. Ukoliko se pri tome osim elektronskog naboja iskoristi i svojstvo elektronskog magnetskog momenta (spina) otvaraju se mogućnosti realizacije potpuno novih funkcionalnosti – poput nevolatilnih memorija ili kvantnih računara.

Molekule za takvu 'molekularnu spinsku elektroniku' moraju posedovati posebna magnetska svojstva. Ona su tipično vrlo osetljiva i do sada su se često gubila pri kontaktu molekule sa neorganskim materijalima na koje se molekule moraju pričvrstiti radi provođenja struje.

U novoj studiji istrazivači iz (Nemačke) Forschungszentrum Jülicha, Univerziteta u Göttingenu, (SAD-a) MIT-a, (Hrvatske) Ruđer Boškovića i (Indije) IISER-Kalkuta pronašli su nov način kojim se neizostavno međudelovanje između molekule i podloge ciljano iskorišćava za stvaranje hibridnog sistema magnetske molekule i podloge sa željenim svojstvima.

Na magnetski sloj kobalta stavljen je nemagnetski Zinkmethylphenylalenyl (ZMP), mala metalno-organska molekula. Testovi su pokazali da ZMP zajedno sa površinom kobalta čini svojevrstan magnetski 'sendvič' čije se magnetsko stanje može prebacivati pomoću magnetskog polja. Dva moguća stanja takvog sistema imaju različita svojstva i mogu se koristiti kao stanja uključeno-isključeno. Glavna razlika između stanja je u vrednosti električnog otpora koja se menja za više od 20 posto. Do sada su za takve efekte, koji se koriste za čuvanje, obradu i čitanje podataka, u molekularnim sistemima bile potrebne temperature ispod minus 200 stepeni Celzijusa. Novi sistem pokazuje jako svojstvo magnetootpora već pri minus 20 stepeni celzijusa i stoga predstavlja značajan korak na putu razvoja molekularnih medija za čuvanje podataka i računarskih komponenti koji bi funkcionisali na sobnoj temperaturi.

Pri razvoju fizikalnog modela koji objašnjava svojstva materijala vrlo su važni bili računi na superračunaru u Jülichu.

U ovom sistemu presudno je to što je molekula praktično ravna pa se dve slažu jedna na drugu vrlo gusto i vežu na površinu kobalta.

Kobalt i donja molekula prave magnetski sendvič dok gornja molekula deluje kao spinski filter koji propušta samo elektrone određenog usmerenja spina. Koje usmerenje će prolaziti kroz filter može se odrediti pomoću npr. magentskog polja. Sledeći spoznaje iz ovog rada želja je istraživača dalje optimizovati ovakav sistem i omogućiti promenu svojstva filtriranja pomoću električnog polja ili svetlosnog pulsa.

SAD ima vrhunske uslove za naučni rad

Lazić je u razgovoru za tportal priznao da se ovakve nove tehnologije uglavnom mogu istraživati samo u bogatim zemljama, odnosno na vrhunskim univerzitetima.

'Infrastruktura, što eksperimentalna, što računarska, vrlo je skupa i zahteva velika ulaganja. Primer Blue Gene računar u Jülichu koji smo koristili je sam po sebi užasno skup. No takođe morate računati da je godišnji izdatak za struju za njega oko 5 miliona evra. Blue Gene se hladi vodom koja se potom koristi za grejanje celog instituta u zimskim mesecima. Smešten je u posebnoj zgradi u kojoj se u slučaju požara vatra gasi ksenonom i slično', objasnio je i dodao: 'Poenta ovog istraživanja je da objedinjuje fundamentalnu nauku i tehnologiju. Teorijska nauka možda se i može raditi bilo gde – stručnjak se može spojiti na superračunar preko interneta, ali za eksperiment, a naročito za tehnologiju, potrebna je velika i razvijena infrastruktura, a tu je MIT bez premca u svetu. Osim toga bitno je imati puno dobrih ljudi iz raznih područja i u tom smislu je ova saradnja rezultat i vrlo sretnih okolnosti.'

U Hrvatsku se Lazić vratio 1. juna 2012. godine iz privatnih razloga, no neprestano razmišlja o trajnom napuštanju ne samo Hrvatske već i Evrope.

'Prvo iskustvo postdoktorskih studija u inostranstvu, u Jülichu u Nemačkoj, bilo je vrlo dobro no sam utisak nije bio bitno drukčiji od rada na Ruđeru. Osim što su stvari malo bolje organizovane i što ima daleko više novaca, način rada je bio prilično sličan; rekao bih tipičan evropski. Par meseci nakon što sam došao, dr. Peter Gruenberg iz Jülicha dobio je Nobelovu nagradu za otkriće magnetootpora (2007.) zajedno sa dr. Albertom Fertom. Tada sam prvi put uživo video nekog Nobelovca, štaviše novopečenog. Upravo taj efekt magnetootpora je ključan i u ovom radu. FZ Jülich je to otkriće patentirao još 80-ih godina i prodao ga IBM-u. Od početka 90-ih praktično svi hard diskovi bazirani su na njemu.

To je bio i prvi susret sa pravim super-računarom koji je bio smešten doslovno 100-tinjak metara od moje kancelarije. U trenutku puštanja u pogon to je bio drugi najsnažniji računar u svetu, a i danas je medju prvih 5. Sama mogućnost rada na takvom računaru daje vam prednost pred ostalim istrazivačima koji nemaju prilike pustiti svoj kod na 400.000 procesora. Nakon Jülicha i Nemačke usledilo je iskustvo na MIT-u i u Americi uopšteno. MIT je daleko poznatiji. Sam izgled i oprema MIT-a nije tako reprezentativna i skupa kao možda u Nemačkoj, ali način rada i pristup problemima je potpuno drugačiji nego igde u svetu. Na MIT-u radi priličan broj aktivnih Nobelovaca i neke od njih često možete sresti prilikom odlaska na ručak. Ljudi puno manje robuju titulama i formalnostima. Primer, profesora kod koga sam došao u grupu odmah sam oslovljavao po nadimku. Dakle, čak ne ni po imenu kako je inače uobičajeno.

Grupa u koju sam došao bavila se materijalima sa posebnim naglaskom na punjive litijum ionske baterije. Zbog toga je veliki deo finansiranja dolazio od Samsunga. Na naš seminar znao je navratiti CEO Samsunga iz Koreje da nas pita šta bi im mi predložili da rade. Iskustvo je bilo neverovatno i sa investicijske strane. Jednom prilikom posetio nas je Vinod Khosla sa ponudom od 7 M $ za osnivanje firme koja bi tražila nove termoelektrične materijale. Vinod Khosla je inače osnovao SUN microsistems davnih 1980-ih i na tome stekao značajan imetak, veći od 1.4 milijardi dolara.

Takve stvari su više manje uobičajene na MIT-u. Studenti, postdoktoranti i naravno profesori su najbolji od najboljih iz celog sveta i samo iz rasprava sa nekima od njih čovek može puno naučiti. Po mom mišljenju to je najveća vrednost nekog instituta ili univerziteta – ljudi.

Sa privatne strane u Americi se čovek od prve sekunde kad prođe imigracijsku kontrolu oseća kao kući. Niko nije stranac u toj zemlji. Sve je neverovatno jednostavno i logično, nema stotina dozvola, nepotrebnih papira i birokratije. Osim toga zemlja je ogromna i prekrasna – kao stvorena za 'road tripove'. U Americi se puno više oseća individualan duh i važnost pojedinca nego u Evropi. Čovek ima veliku slobodu što u naučnom radu, što generalno, ali uz veliku slobodu traži se i preuzimanje odgovornosti za učinjeno. Ljudi su vrlo srdačni i otvoreni. Zanimljivo je da sam na MIT-u i Harvardu sreo i stare prijatelje koje nisam video od studentskih dana u Zagrebu. Tako je zapravo prva osoba koju sam sreo po dolasku na MIT bila profesorica Silvija Gradečak koja je igrom slučaja imala kancelariju par metara od moje', rekao je Lazić.

 

Izvor: tportal.hr