Elektronikan gaur egun erabiltzen den teknologiaren ordezkoa aurkitzea, txikiagoa, azkarragoa eta, garrantzitsuena, energia gutxiago kontsumitzen duena, erronka orokorra da. Azken urteotan, Fèlix Casanova eta nanoGUNEko taldea MESO logikan ari dira lanean, Intel multinazionalarekin lankidetzan. Teknologia berri horrek etorkizuneko behar konputazionalen memoria-, interkonexio- eta logika-eskakizunak kontuan hartzen ditu.

Europar Batasunaren Trebakuntza Sareetan, munduko hainbat herrialdetako unibertsitateek, ikerketa-zentroek eta enpresek hartzen dute parte, ikertzaile-belaunaldi berri bat trebatzeko xedearekin. Bikaintasun zientifikoa eta enpresa-berrikuntza bultzatzeko balioko du diru-laguntza horrek, baita ikertzaileen karrera-aukerak sustatzeko ere, haien ekintzailetasuna, sormena eta berritzeko gaitasuna garatuko baitira.

Doktore-titulua ez daukaten eta ikerketako lehen 4 urteak eginak dituzten gazte ikertzaileak trebatzeko dira sare horiek (Early Stage Researcher, ESR ikertzaile esaten zaie gazte horiei). 2018an, lau ESR ikertzaile hasiko dira nanoGUNEn, QuESTech eta HYCOAT proiektuetan, nanoGUNEko Nanogailuak eta Nanomaterialak taldeetan, hurrenez hurren. Lau beka horietako bat eskatzeko aukera zabalik dago zentroaren webgunean: www.nanogune.eu. Elektronika kuantikoaren eta estaldura hibridoen arloetan trebatzeko aukera izango dute gazte ikertzaile horiek.

QuESTech

NanoGUNEko Nanogailuak taldeak “Quantum Electronics Science and Technology training” (QuESTech) proiektuan hartuko du parte, zeinetan Europako aditu-sare bat sortuko baita, elektronika kuantikoaren arloan gazte ikertzaileei abangoardiako trebakuntza eskaintzeko. Proiektu honen helburu nagusia da gailu elektroniko kuantikoak eraikitzea, aztertzea eta sailkatzea. QuESTech proiektuan, 15 ikertzaile trebatuko dira espintronikan, elektronika bakunean, puntu kuantikoetan eta termodinamika kuantikoan. Ikertzaile bakoitzaren ikerketa-proiektuetan, honako garapen teknologiko hauek izango dira kontuan: nanomaterialen hazkuntza, nanoegituraketa, eremu hurbileko mikroskopia, muturreko kondizioen mendeko garraio-neurketa eta kalkulu teorikoak. Dagoeneko, QuESTech proiektuaren emaitza batzuek interes komertziala sortu dute, garabidean dagoen elektronika kuantikoaren industrian.

HYCOAT

Eskala molekularrean diseinatutako material hibridoz osatutako film meheekin aurrerapenak egiteko aukera dago, zenbait arlo garrantzitsutan: ontziratzea eta kapsulatzea, elektronika, bateriak eta aplikazio biomedikoak. Molekula Geruzen Jalkitzea (MLD, Molecular Layer Deposition) da film hibrido ultramehe eta uniformeak hazteko jalkitze-teknika ideala, zeinak zehazki eta era malguan kontrolatzen baititu filmaren lodiera eta konposizio kimikoa eskala molekularrean. NanoGUNEko Nanomaterialak taldeak hartzen du parte HYCOAT Europako Trebakuntza Sarean; sarearen helburua da arlo horietan ondo trebatutako gazte ikertzaile multzo bat osatzea, MLD teknologiaren alderdi guztietan ezagutza sakona izatea, eta estaldura hibridoek izan dezaketen aplikazioari buruzko ikuspegi zabala.

Jose María Pitarke nanoGUNEko zuzendariak dionez, “halako proiektuek izen ona ematen dute nazioartean; ona da, beraz, bai doktoratu aurreko ikertzailearentzat (zeina talde bikain batean trebatuko baita), bai harrerako erakundearentzat (zeinak nazioarteko ikertzaileak hartzen baititu, Europako doktoretza-programa lehiakorrenetako batekin)”. “Gainera —dio Pitarkek—, halako proiektuetan parte hartzeak ateak zabaltzen dizkie etorkizuneko beste proiektu batzuei. Garrantzi handia ematen diote horri Europako Batzordeak eta ikuskatzaileek, finantziazioa emateko garaian”. Azkenik, “aukera ematen du harreman-sare berriak sortzeko, eta onuragarri dira gazte ikertzaileentzat, partzuergoko erakundeekiko lotura handiak sortzen baitira, harremanak aurrera egin baitezake eta onurak ekar baititzake baita programa amaitutakoan ere”, erantsi du.

Tesi honetan Hall spin efektua aztertzen da. Efektu hori spin-orbita akoplamendua duten metaletan gertatzen da, eta karga-korronteak spin-korronte bihurtzen ditu, eta alderantziz. Bihurketa horiek interes teknologiko handikoak dira, memoria magnetikoak idazteko prozesuan (MRAM memoriak, esaterako) edo irakurketan (spinean oinarritutako zirkuitu logikoetan bezala, Intelen proposamen berri bat) erabiltzeko ahalmena baitute. Zenbait metaletan, hala nola platinoan (Pt) edo tantalioan (Ta), efektu hori eragiten duten mekanismoak azaldu dira ikerketan, eta, horri esker, konbertsio horren eraginkortasuna nola handitu egiaztatu ahal izan dute. Platinoa (Pt) grafenoarekin ere konbinatu dute, spin-korronteak karga-korronte eraginkor bihurtzen dituen gailua lortzeko.

Hall spin efektua Hall anomalo efektuarekin lotuta dago; efektu hori XIX. mendetik ezagutzen da, baina duela gutxi arte ez da askorik ikertu. Tesiaren bigarren zatian agerian geratu da material ferromagnetikoetan uste baino konplexuagoa dela erlazio hori.

Edurne Sagasta

Edurne Sagastak Fisika ikasi zuen UPV/EHUn, eta Nanozientzia eta Material Aurreratuak masterra egin ondoren unibertsitatean, doktore-tesia hasi zuen nanoGUNEn. “Unibertsitatean fisika ikasi ondoren, praktikoagoa izango zen zerbait egin nahi nuen. Aldi berean, jende gehiago duen proiekturen batean murgiltzea nahi nuen, munduko hainbat laborategi bisitatzeko aukera ere ez nuen baztertzen; laburbilduz, ikerketa-proiektu bati ekiteko gogo nuen” adierazi du ikertzaileak. “Doktore-tesia amaitu ondoren, industriaren mundura jauzi egitea erabaki nuen, eta gaur egun Mondragon Assembly enpresan ari naiz lanean”, dio.

Elektronikan gaur egun erabiltzen den CMOS teknologiaren ordezkoa aurkitzea, txikiagoa, azkarragoa eta, garrantzitsuena, energia gutxiago kontsumitzen duena, erronka orokorra da. Orain dela gutxi, Intelek "MESO" logika deritzona proposatu zuen. Teknologia berri horrek etorkizuneko behar konputazionalen memoria-, interkonexio- eta logika-eskakizunak kontuan hartzen ditu. Horri esker, Mooreren legea CMOS baino haratago mantendu daiteke, eta, aldi berean, energia kontsumitzeari dagokionez eraginkorragoa izan daiteke.

Teknologia disruptibo horren bideragarritasuna frogatzeko, Intelek eta nanoGUNEk indarrak batu dituzte azken urte eta erdian. "MESOren logikaren elementu nagusiak bi zati aktibo ditu. Zati batek memoriaren informazioa "irakurtzen" du (bit magnetikoa), eta horretarako "spin Hall efektua" izeneko efektua erabiltzen du. Besteak, zenbait materialen efektu magnetoelektrikoa erabiliz, bit magnetikoa "idazten" du”, azaldu du Fèlix Casanova Ikerbasque ikertzaileak eta nanoGUNEko "MESO" proiektuaren buruak. Intel enpresako kideen ikerketa-taldeak proposatu du teknologia hori; nanoGUNEko nanogailuen taldea, berriz, mundu osoan ezaguna da "spin Hall" efektuan. "Inteleko ikerketa-taldearen kalkuluen arabera, bi zatiek tentsio berarekin funtzionatzea behar dugu, zirkuituak funtziona dezan: 0,1 volt. Arazorik handiena da spin Hall efektua erabiltzen zuten aurreko gailuek 10 nanoVolt baino ezin zituztela eman, hau da, 10 milioi aldiz gutxiago. Erronka nagusia, beraz, "irakurketa" atalaren irteera-tentsio hori handitzea da”, gehitu du Casanovak.

Orain, lan honen lehen emaitzak Nature Electronics aldizkarian argitaratu dituzte. NanoGUNEko eta Intel-eko ikerketa-taldea tentsioa 10.000 aldiz handitzeko gai izan da, diseinu hobea erabiliz, baina horretarako material estandarra erabiliz, platinoa. Oraindik ez dute azken balioa lortu teknologia horrek funtziona dezan, baina hori lortzeko hainbat aukera dituzte. Lehenik eta behin, diseinatu duten gailuak ematen duen seinalea neurriak murriztean eskalatzen da, eta hori ezinbesteko baldintza da edozein teknologia merkatuan sartzeko (bestela, ezinezkoa litzateke miniaturizazioa). Bigarrenik, gailuko materialen funtzio zehatza identifikatzen dute, eta ikusi dute zenbait materialek (berriki aurkitu diren isolatzaile topologikoek, esaterako) 0,1 volteko helbururako 1.000 aldiz hobetu beharreko diferentzia gainditzeko beharrezko propietateak dituztela. Emaitza horiek, beraz, MESO teknologia beste urrats bat hurbiltzen dute errealitatera.

Europako Batzordeak SPEAR proiektua aukeratu du ITN programaren barruan finantzatzeko. Proiektuak 4 urteko iraupena izango du, eta 4 milioi euro inguru jasoko ditu. Batez ere, doktoratu aurreko 15 ikertzaile kontratatzeko eta horiei goi-mailako prestakuntza eskaintzeko erabiliko da diru hori. Fèlix Casanova, nanoGUNEko Nanogailuak taldeko Ikerbasque ikertzailea, da SPEAR proiektuaren burua.

Proiektuaren arduradunak nanoGUNEn adierazi duenez, “ikerketaren helburua da spin-orbita lotura sendoa duten material berriak bilatzea; material horiekin lotutako fenomeno berriak aztertzea; eta fenomeno horietan oinarritutako gailuak garatzea, hurrengo belaunaldiko konputaziorako memorietarako eta prozesadoreetarako”. “RAM memoria konbentzionalean ez bezala, hurrengo belaunaldian, hala nola MRAM memorian (Magnetic Random Access Memory), datuak ez dira karga elektriko edo korronte-fluxu gisa biltegiratzen, baizik eta biltegiratze magnetikoko elementuen bidez. Era berean, gaur egun siliziozko transistoreak dituzten mikroprozesadoreak ordezkatzeko zenbait teknologia ditugu, hala nola spin-logika edo MESO logika, ikaskuntza automatikoa edo konputazio neuromorfikoa, material berri horiez baliatuko liratekeenak”, erantsi du Fèlix Casanovak.