Eerste 3D-microchip ontwikkeld

31 januari 2013

Onderzoekers hebben voor het eerst een microchip gemaakt die niet alleen van voor naar achter en van rechts naar links informatie kan verplaatsen, maar ook van boven naar beneden. Zo'n 3D-microchip kan veel efficiënter gaan werken dan de huidige 2D-chips. NWO Rubicon-onderzoeker Reinoud Lavrijsen ontwikkelde de chip samen met een team van onderzoekers van de universiteit van Cambridge. De resultaten van het onderzoek worden op 31 januari gepubliceerd in Nature.

3D-microchip. Beeld: Chris van der LindenBeeld: Chris van der Linden

De onderzoekers werkten voor hun experimenten met spintronicachips. Bij spintronica wordt het magnetisch moment van een elektron - de spin - gebruikt om informatie over te dragen. De nu ontwikkelde 3D-spintronicachip is een siliconenchip waarop laagjes kobalt-, platinum- en rutheniumatomen zijn geplakt. De kobalt- en platinumatomen slaan digitale informatie op en de rutheniumatomen brengen de informatie tussen die lagen heen en weer. De rutheniumatomen vormen de verbinding tussen de verdiepingen van de chip.

'Lift' op atomaire schaal

Om de chips te bouwen sloegen de onderzoekers met hoogenergetische gasdeeltjes de atomen los van een metalen oppervlak. Deze losgeslagen atomen (in dit geval platinum, ruthenium of kobalt) condenseren vervolgens op het eerste oppervlak dat ze tegenkomen. Deze techniek - het zogeheten sputteren - stelde de onderzoekers in staat om laagjes van een paar atomen dik te maken.

De chips kunnen vervolgens gemanipuleerd worden door magnetische velden aan en uit te zetten. De informatie bleek zich bij tests inderdaad laagje voor laagje door de chip te verplaatsen, en werd zo dus van beneden naar boven overgedragen als een soort lift op atomaire schaal. Spintronica-chips worden nu al gebruikt in computers, en zullen naar verwachting de huidige geheugenchips gaan vervangen omdat ze minder energie gebruiken en een langere levensduur hebben. De onderzoekers geloven dat door de extra dimensie aan de chip toe te voegen er meer informatie kan worden opgeslagen op deze nieuwe chip.

De onderzoekers benadrukken dat deze chip de ongekende mogelijkheden van 21ste-eeuwse materiaalkunde en fysica demonstreert. Normaliter zijn er schakelingen van vele transistoren nodig om op deze manier data te verplaatsen. Door nu gebruik te maken van de eigenschappen van simpele elementen als kobalt, platinum en ruthenium kan hetzelfde effect worden bereikt op atomaire schaal.

Reinoud Lavrijsen kon zijn onderzoek in Cambridge uitvoeren dankzij een Rubicon-financiering van NWO. Met Rubicon biedt NWO talentvolle jonge onderzoekers de kans om ervaring op te doen in het buitenland. Lavrijsen promoveerde aan de TU/e. Onlangs ontving hij van NWO een prestigieuze Veni-financiering. Daarmee zet hij nu zijn werk aan de TU Eindhoven voort.

Over NWO

De Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) is met een budget van ruim 500 miljoen euro per jaar een van de grootste wetenschapsfinanciers in Nederland. NWO stimuleert kwaliteit en vernieuwing in de wetenschap door het beste onderzoek te selecteren en financieren. NWO beheert onderzoeksinstituten van (inter)nationaal belang, geeft mede richting aan het wetenschappelijk onderzoek in Nederland en brengt wetenschap en maatschappij dichter bij elkaar. Onderzoeksvoorstellen worden beoordeeld en geselecteerd door vooraanstaande wetenschappers uit binnen- en buitenland. Dankzij financiering van NWO kunnen meer dan vijfduizend wetenschappers onderzoek doen.

Bron: NWO

Contact

Neem voor meer informatie contact op met de afdeling Communicatie, via +31 (0)70 344 07 29 of mail naar: