Nieuwe bouwsteen voor ultrasnelle supergeleidende elektronica
Onderzoekers van de Universiteit Twente en de Technische Universiteit
Ilmenau (Duitsland) hebben een nieuwe elektronische schakeling
gemaakt, die een belangrijke bouwsteen kan vormen voor ultrasnelle
supergeleidende elektronica. Een artikel hierover verschijnt op 9 juni
in het gerenommeerde tijdschrift Science.
Met supergeleidende elektronica zijn hele hoge schakelsnelheden
haalbaar, die in principe dataverwerking met enkele honderden
Gigahertz mogelijk maken. De schakeling die de Twentse en Duitse
onderzoekers hebben gemaakt is een Flip-Flop: een schakelelement met
een intern geheugen.
In deze structuur wordt de informatie opgeslagen in de vorm van de
richting van een magneetveld, dat spontaan wordt gevormd in
ringvormige verbindingen tussen de hoge temperatuur supergeleider
YBa Cu O en de klassieke supergeleider Nb. Deze magneetvelden,
ter grootte van zogeheten `halve flux-quanta', ontstaan door de
elementaire verschillen tussen deze twee supergeleidende materialen.
In eerdere publicaties in Nature (2003) en Nature Physics (2006)
werden fundamentele aspecten van dit effect reeds door onderzoekers
van de Universiteit Twente beschreven. Nu zijn de ringetjes ingebouwd
in elektronische schakelingen, en kan de oriëntatie van de halve
flux-quanta gecontroleerd worden omgeklapt bij elke elektronische puls
die aan de ingang van de schakeling wordt aangeboden. De toestand van
de Flip-Flop kan worden uitgelezen door een supergeleidende
magneetveldsensor (SQUID) in de schakeling te integreren. Tevens kan
de Flip-Flop zelf weer een puls afgeven naar een volgend elektronisch
element, waardoor het mogelijk wordt complexe circuits te realiseren.
Een interessant aspect van de supergeleidende elektronica, die werkt
volgens de principes van de `Rapid Single Flux Quantum'- architectuur,
is de mogelijkheid van hele hoge schakelsnelheden. Daarmee moet in
principe dataverwerking met enkele honderden Gigahertz mogelijk zijn.
In deze architectuur was het tot nu toe nodig om voor elk
geheugenelement apart een nauwkeurig bepaalde elektrische stroom aan
te leggen, teneinde de twee toestanden (`0' en `1') te realiseren.
De nieuwe schakeling heeft deze tweevoudige toestand van zichzelf en
dus is de extra aangelegde stroom niet nodig. Daarnaast laat het
gebruik van deze schakelingen een veel grotere tolerantie toe in
allerlei ontwerpparameters dan de klassieke technologie. Het vervolg
op het huidige onderzoek zal zich vooral richten op de hoogfrequente
eigenschappen van deze schakelingen en op de realisatie van complexere
structuren. Het onderzoek aan de Universiteit Twente is mede
gefinancierd door NWO (vidi-subsidie voor professor Hans Hilgenkamp),
stichting FOM, het NanoNed-programma en de European Science Foundation
(ESF).
De redactie van Science heeft een voorpublicatie van het artikel
geplaatst op de Science Express website: http://www.sciencexpress.org.
Naar aanleiding daarvan is er ook een bericht verschenen in `The New
Scientist':
http://www.newscientisttech.com/article/dn9029-superconducting-memory-
flipflops-in-an-instant.html.
Noot voor de pers:
Het onderzoek beschreven in het artikel 'Flip-Flopping Fractional Flux
Quanta', is uitgevoerd door Th. Ortlepp(1), Ariando(2), O. Mielke^(1),
C.J.M. Verwijs(2), K. Foo(2), H. Rogalla^(2), F.H. Uhlmann(1) en H.
Hilgenkamp(2). De auteurs aangeduid met (1) zijn werkzaam aan de
Technische Universiteit van Ilmenau, in Duitsland, en de auteurs
aangeduid met (2) bij de Faculteit Technische Natuurwetenschappen en
het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie van de Universiteit Twente.
Nadere informatie: prof.dr. Hans Hilgenkamp, leerstoel Condensed
Matter Physics & Devices (vakgroep Lage Temperaturen, faculteit TNW
Universiteit Twente), tel. 053 489 2806 of 053 489 3841,
h.hilgenkamp@utwente.nl
Illustratie:
Figuur: Foto van een elektronische schakeling gebaseerd op een
combinatie van de hoge temperatuur supergeleider YBa Cu O
(YBCO) en de klassieke supergeleider niobium (Nb).
Top
Laatst gewijzigd op 07-06-2006 12:26:04 door Webmaster
Universiteit Twente