Computerul magnetic – o inventie cu „rude“ din Romania.

Timp de 19 de ani, Neculai Plugaru a proiectat si a testat magneti pe Platforma Magurele.

Din ‘99, e profesor la Universitatea din Zaragoza, unde incearca sa inteleaga mecanismul prin care magnetii ar putea controla codificarea informatiei care circula prin circuitele integrate.

Profesorul Neculai Plugaru, de la Universitatea din Zaragoza, si-a petrecut cei 28 de ani de cariera printre magneti, testand retete de fabricatie care-i fac mai stabili si mai puternici. Mai nou, fiindca se pare ca introducerea de magnetei minusculi in microprocesorul de calculator i-ar creste simtitor capacitatea de procesare, fizicianul incearca sa controleze cu ajutorul campului magnetic curentii electrici care curg printr-un cip sau circuit integrat. Meseria a invatat-o in laboratoarele Institutului de Fizica a Materialelor de pe Platforma Magurele, in anii ‘80, perioada in care, dupa decenii de framantari ale cercetatorilor pe plan mondial, s-a facut saltul stiintific care a permis trecerea de la magnetii uriasi, scumpi si greoi, la cei compacti si performanti de azi: „Primele cititoare de discuri de calculatoare, din anii ‘60, IBM-urile acelea mari, foloseau niste magneti imensi pe baza de hexaferita de bariu, ca sa creeze campul magnetic care sa le permita sa poata sa fie scrise si citite.

Apoi, in ‘70, s-au creat magnetii de samariu-cobalt, care insa erau prea scumpi si fragili, asa ca toata lumea a cautat sa inventeze un magnet care in loc de cobalt sa contina fier, care-i mai ieftin. In ‘84, japonezii au descoperit si patentat un compus pe baza de neodim-fier-bor care se poate sintetiza in laborator si e ieftin. Acest magnet, fiind foarte puternic, a permis miniaturizarea tuturor aparatelor electrocasnice, incat in prezent, fara sa stim, in vietile noastre suntem burdusiti cu magneti. Un banal automobil contine in jur de 50 de magneti, iar in casa sunt ascunsi peste tot: in frigider, mobila, masina de spalat sau filtrele de apa, dar si in sistemul de alarma, uscatorul de par, televizor, ceasuri sau telefonul mobil”.

Cum se fabrica un magnet

Cand isi povesteste anii de laborator, Neculai Plugaru da impresia ca e un fel de alchimist care, din elemente chimice banale pe care le trece prin foc si campuri invizibile, creeaza corpuri care radiaza in jur o atractie careia nu-i poate rezista nici un obiect ce contine fier. „Odata a venit la noi la institut un artist iluzionist care avea nevoie de niste magneti mici si puternici pentru niste numere de scamatorie si ne-a rugat sa-i dam unii. Tin minte ca i-am dat cativa magneti facuti de noi in laborator si, la schimb, ne-a aratat cateva trucuri de scamatorie. Spre deosebire de situatia cand esti la circ si le face la o distanta de cativa metri, atunci a trecut tigara printr-o moneda de cinci lei chiar sub nasul nostru, ai tot nu ne-am prins cum a facut.

Fiindca nu ne-a explicat smecheria, nici noi nu i-am aratat cum ia nastere un magnet. Fabricatia porneste de la un calup metalic inert, care n-are nimic magnetic in el. Acesta e sfaramat intr-o pulbere fina cu o dimensiune a granulei in jur de 3 microni. In aceasta pulbere se adauga anumiti aditivi. Sub influenta unui camp magnetic exterior, particulele de 3 microni se aliniaza instantaneu dupa aceeasi directie. Odata polarizate, granulele nu-si mai pot schimba orientarea, deoarece concomitent sunt presate la temperatura inalta pana se lipesc una de alta si formeaza un corp compact, adica magnetul permanent, avand toate particulele orientate in acelasi sens”.

Cat a lucrat pe platforma Magurele, Neculai Plugaru, el si colegii sai au obtinut numeroase retete de imbunatatire a performantelor magnetilor inventati de japonezi: „In cadrul magnetilor descoperiti  in ‘84, principala problema a fost cresterea rezistentei la demagnetizare, deoarece s-a observat ca in timp acestia isi pierd puterea datorita existentei unor mici regiuni in magnet, numite defecte, unde particulele au o alta orientare decat majoritatea si, cu timpul, sub influenta unui camp depolarizant exterior, aceste zone de depolarizare din magnet se maresc. Cand ai o portiune din magnet pe care ai pierdut-o, cum sa faci sa nu pierzi si regiunile vecine? Introduci aditivi in procesul de fabricatie, care vor diviza magnetul in mai multe celule cu activitate magnetica de sine statatoare. In cazul in care in vreuna din celule ar aparea un focar de demagnetizare, acesta nu se poate extinde la celula vecina”.

Un altfel de microprocesor

Fiindca magnetii actuali au performante atat de ridicate incat domeniul pare sa-si fi atins limitele, pana la descoperirea urmatorului compus care sa faca un salt epocal, in ultimii zece ani, de cand este la Zaragoza, fizicianul Neculai Plugaru a realizat studii de magnetoelectronica si spintronica – domeniile care vor genera materialele viitorului din industria electronica. „Curentul care curge printr-un circuit integrat e format din electroni. Daca in trecut curentul electric era caracterizat doar prin tensiune si intensitate, astazi se vorbeste deja de o a treia caracteristica: spinul electronului. Daca ne imaginam electronul ca o minge care se invarte in jurul propriei axe, acest spin electronic poate sa aiba doua valori: «up» sau «down».

Prin aplicarea unui camp magnetic asupra unui dispozitiv electronic, se poate controla polarizarea de spin a curentului care curge prin circuit. Controland spinul electronilor, dispui de un canal suplimentar «spin channel» cu care poti transmite informatie prin dispozitivul electronic. Nu doar informatie de putere (tensiune, intensitatea campului), ci si informatie sa zicem inteligenta, codificata. Daca am reusi ca fiecareia din cele doua sensuri de spin al electronilor «up» si «down» sa-i atribuim codificarea controlata a valorilor 0 si 1 din sistemul binar, ar putea avea loc o noua revolutie in IT”. Magnetorezistenta este o alta proprietate a circuitelor electrice, pe care Neculai Plugaru o abordeaza in studiile sale: „Pana nu demult, stiam ca un circuit cu rezistenta normala nu simte daca pui un magnet langa el, cresterea rezistentei fiind nesemnificativa, de 1-2%.

La ora actuala, s-au sintetizat materiale care prezinta fenomenul de magnetorezistenta gigant sau colosal. Daca apropii un magnet de un conductor care prezinta magnetorezistenta gigant, rezistenta acestuia creste cu 5-7%, iar la materialele caracterizate prin magnetorezistenta colosala, rezistenta e de peste 10%. Intr-un circuit electronic, o variatie de 10% a unui curent electronic e suficienta ca sa ne dea cele doua niveluri de codificare a informatiei: 0 si 1”. Profesorul Plugaru e convins ca, nu peste mult timp, magneti infimi vor fi integrati sub forma de straturi in noile generatii de microprocesoare, care vor functiona pe baza controlului magnetrezistentei circuitelor integrate.

Il atrage Romania

In privinta „polarizarii” din sufletul sau, Neculai Plugaru pare ca a ales pana la urma: „Acolo te poti simti bine pe strada. In Zaragoza ma duc la serviciu printr-un cartier care e ca o gradina. In Bucuresti trebuie sa o iau prin spatele blocurilor de la Dristor, unde stau, ma mananca haitele de caini, dau prin baltoace, nu pot sa merg pe trotuar din cauza masinilor care-s parcate si trebuie sa vad gunoaiele agatate prin pomi. Plus ca la noi, din cauza vietii gri, 80% dintre oameni interactioneaza dur pe strada”. Cu toate astea, la anul planuieste sa se intoarca, fiindca ii lipsesc prietenii si viata sociala reala de dinainte de plecarea in Spania.

„Daca ne imaginam electronul ca o minge care se invarte in jurul propriei axe, acest spin electronic poate sa aiba doua valori: «up» sau «down». Prin aplicarea unui camp magnetic asupra unui dispozitiv electronic, se poate controla polarizarea de spin a curentului care curge prin circuit. Daca am reusi ca fiecareia din cele doua sensuri de spin al electronilor «up» si «down» sa-i atribuim codificarea controlata a valorilor 0 si 1 din sistemul binar, ar putea avea loc o noua revolutie in IT“.  –  Neculai Plugaru (profesor asociat la Universitatea din Zaragoza)

„De zece ani, spaniolii au o politica de a primi emigranti, fie ei profesori universitari sau muncitori pe plantatia de mandarini. Si in momentul in care o tara primeste prea multi emigranti, se creeaza, vrand-nevrand, o anumita conceptie generala. De aceea, la anul planuiesc sa ma intorc, fiindca imi lipsesc prietenii si viata sociala reala pe care le-am lasat in urma toti acesti ani”.  –  Neculai Plugaru

Publicat la 12 octombrie 2008 in Gandul