De computer van de toekomst is - letterlijk - een roestbak
Natuurkundigen onthullen een nieuwe toepassing voor een oud materiaal. Volgens hen opent roest de deur naar supersnelle computers en stabielere harde schijven.
Nog even en de term ‘roestbak’ krijgt een nieuwe betekenis. Het tot voor kort ongewenste materiaal kan er in de toekomst voor zorgen dat computers informatie steviger opslaan en duizenden keren sneller gaan rekenen.
Dat roest (ijzeroxide) zich nu plotseling ontpopt tot superster, komt door de ontwikkeling van een nieuw soort elektronica die natuurkundigen ‘spintronica’ hebben gedoopt. Waar elektronische apparaten zoals laptops of smartphones gebruik maken van stroom – dat wil zeggen: bewegende elektronen met een elektrische lading – verlegt spintronica de aandacht naar de manier waarop die elektronen om hun as tollen. ‘Spin’, in natuurkundejargon.
In het vakblad Nature beschrijven natuurkundigen een experiment waarbij ze in elektronenspins opgeslagen informatie door een speciaal geprepareerd laagje roest duwen. Dat zou bewijzen dat ijzeroxide geschikt is als bouwmateriaal voor toekomstige computers.
"Ons roestlaagje bestaat eigenlijk uit kleine magneetjes", zegt fysicus Rembert Duine, onder meer verbonden aan de Universiteit Utrecht en verantwoordelijk voor het theoretisch werk in het Nature-artikel. "Die magneetjes wijzen met hun magneetveld afwisselend de ene en de andere kant op, zodat het materiaal netto niet magnetisch is."
Spionnen
De handige bijvangst is dat de laag daardoor ook niet gevoelig is voor andere magneetvelden, in tegenstelling tot bijvoorbeeld de huidige harde schijven. In thrillers schuiven betrapte spionnen die altijd snel over een sterke magneet, zodat de schijven compleet van de leg raken en hun informatie verliezen.
Maar stop zo’n roestschijf in de computer en het zal de spion niet lukken. Duine denkt dat het materiaal daarom bij uitstek geschikt is voor opslagmedia die tegen een stootje moeten kunnen, zoals zwarte dozen in vliegtuigen.
Daarnaast is het spul niet alleen geschikt voor opslag, maar ook als rekenmateriaal. "Roestschakelaars kunnen in een fractie van een miljardste van een seconde omklappen", zegt fysicus Rembert Duine. Computers die worden uitgerust met dat soort schakelaars kunnen daardoor veel sneller rekenen.
Roestschakelaars kunnen in een fractie van een miljardste van een seconde omklappen. Computers kunnen daardoor veel sneller rekenen
Daaraan draagt ook nog iets anders bij. "Door klassieke elektronica bewegen altijd elektronen", zegt Duine. "Maar bij ons materiaal hoeft niets fysiek te bewegen."
Dat zorgt ervoor dat het materiaal niet warmer wordt wanneer je er informatie doorheen schiet. Tegelijk is ophoping van warmte bij klassieke elektronica de belangrijkste rem op de rekensnelheid.
Ook Spinozapremiewinnaar Bart van Wees (Rijksuniversiteit Groningen), noemt het werk van Duine en zijn collega’s "belangrijk". Zijn groep bewees twee jaar geleden dat je informatie kunt verplaatsen door materiaal dat magnetisch is. "Zij hebben eigenlijk hetzelfde experiment gedaan als wij destijds", zegt Van Wees, maar dan in een ander type materiaal. "Wij waren met iets soortgelijks bezig. Ze hebben ons dus een beetje gescoopt."
Volgens Van Wees is de volgende stap om dit experiment ook eens bij kamertemperatuur te doen. De collega’s van Duine deden het nu nog bij een minder praktische min 73 graden Celsius.