Teller için izolatör kullanıyor musunuz? "Elektron dönüşü" veya bileşenlerdeki iletkenleri ortadan kaldırın
Gelecek nesilde, bilgi işleme teknolojisinin mevcut elektrik yükü akışından elektron spin uygulamasına doğru gelişmesi çok muhtemeldir. Ama önce, spin mekanizmasını daha iyi anlamalı ve kontrol etmeliyiz ve mantık kapılarını, devreleri ve spin transistörlerine ayak uyduran diğer elektronik cihazları hazırlamalıyız.
Son zamanlarda, Harvard Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, "spintronik" cihazların gerçekleştirilmesine yönelik önemli bir adım atarak elektron spin voltajını (spin kimyasal potansiyeli olarak da bilinir) ölçmek ve kontrol etmek için bir teknik geliştirdiler.
Şekil Harvard bilim adamları spintronik cihazları keşfetmek için elmas kullanıyor
Tıpkı bir iletkendeki elektrik yüklerinin akışını yönlendiren voltaj gibi, "dönüş voltajı" da elektron spininin madde içinde yayılma eğilimidir. Elektrik akımı kavramında, elektronlar bir iletkendeki bir noktadan başka bir noktaya hareket eder; Bununla birlikte, spin kavramında elektronlar, fiziksel hareket olmaksızın komşu elektronlarına spin aktarabilirler. Elektronlar arasındaki bu spin etkileşimi, spinin yalıtkan malzemede serbest elektronlar olmadan yayılmasına izin veren bir dalga oluşturacaktır.
Araştırmacılar elmastaki nitrojen boşluk kusurlarını kullandılar. Bu "Azot Boşluğu" kusurları, izolatördeki dönme voltajını artırarak tespiti kolaylaştırabilir. Yalıtım malzemesinden dönüş voltajının okunmasının gerçekleştirilmesi, spintronik cihazların hazırlanması için çok kritiktir.
Şekil Elmas kafeste azot boşlukları
Harvard Üniversitesi'nde doktora sonrası araştırmacı ve makalenin ilk yazarlarından biri olan Chunhui Du'nun, LEEE Spectrum ile yaptığı bir e-posta röportajında bahsettiği gibi: "Genellikle yalıtkanlardaki elektron dönüşlerinin iletkenlere göre daha uzun ömürleri vardır, bu nedenle yalıtkanlardaki dönüşler daha uzun mesafelere ulaşabilir. Bu özellik, uzun menzilli kuantum bilgi aktarımı için çok önemli olabilir. "
Spintronics, spin'i bilgi araştırma alanıyla birleştiriyor ve kendi cazibesi ile dikkatimizi çekmeye devam ediyor.
Spin cihazlarının karşılaştığı zorluklardan biri, malzemelerdeki elektron spininin geçici doğasıdır. Hepimizin bildiği gibi, bilgisayar okuma cihazları çiplerdeki elektronik sinyalleri okumak için okuma kafaları kullanır. Sıradan sabit diskin okuma kafası için, dönüşün bilgi aktarımını gerçekleştirmek için yalnızca birkaç nanometreyi dağıtması gerekir, bu nedenle kısa ömür problemlere neden olmaz. Ancak dönüşü daha da yayarsak, bilgi aktarımını gerçekleştirmek çok mümkündür.
Bu araştırmanın bu kadar önemli olmasının nedeni, yalnızca yalıtım malzemesindeki dönüş voltajını ölçmekle kalmayıp aynı zamanda elektron spinini daha büyük bir mesafeye kadar uzatmasıdır. Araştırmacılar tarafından geliştirilen teknoloji kullanılarak nanometre ölçeğinde malzemelerin ölçümü gerçekleştirilmektedir.
Şekil Elektron spini
Science'ın bu araştırmaya ilişkin açıklamasına göre, bu teknoloji elmastaki NV (nitrojen boşluk) kusurlarının araştırılmasından kaynaklandı. Elmasta, üç boyutlu bir karbon atomları ağı, bir kafes yapısı oluşturur ve bu ağ içinde, tek tek karbon atomları, safsızlıklar olarak nitrojen atomları ile değiştirilir - bu "nitrojen boşluğu", elmasın küçük manyetik alanları tespit etmesine izin verir. Araştırmacılar, bir nitrojen boşluk merkezi ile nanorodlar yapmak için malzeme olarak elması kullanacaklar ve bu nanorodları numunenin birkaç nanometre üzerine yerleştirecekler.
Nanorod sensörünü örnekle donattıktan sonra, araştırmacılar yalıtkan içinde bir dönme dalgasını uyarmak için bir mikrodalga manyetik alan kullandılar (bir spin dalgası oluşturmanın başka bir yolu da, akımı mıknatısa dönüştürmek için mıknatısın bir ucunda bir platin metal şerit kullanmaktır. Spin dalgası). Son olarak nanorod sensör spin dalgasını tespit etmek için kullanılır ve spin dalgasının materyaldeki dağılım bilgisi verilir.
Şekil Akım ve elektron spininin oluşturduğu akım
Kuşkusuz, spin voltajını ölçmek için başka yöntemler de var, ancak Du ve meslektaşları, önerdikleri tekniğin temelde diğer yöntemlerden farklı olduğunu buldular. Du'nun dediği gibi, tekniklerinde yerel manyetik alan dalgalanmalarını ölçmek için tek bir dönüş sensörü kullanıyor. Bu yöntem, malzemeye zarar vermez ve spesifik çözünürlüğü sensör ile çalışılan sistem arasındaki mesafeye göre belirlenen nanometre ölçeğinde bir uzaysal çözünürlük verir.
Harvard Üniversitesi'nde doktora sonrası araştırmacı ve makalenin ilk yazarı olan Toeno Van der Sar basın toplantısında şunları söyledi: "Bu teknolojinin avantajı, bulunduğu yerde yatıyor. Numune, numunenin birkaç nanometre yukarısında ölçülebilir. , Bu, uzayda spin dalgalı bilgisayarlar gibi çip ölçekli spin dalgası cihazları üzerinde kimyasal potansiyel araştırması yapabileceğiniz anlamına gelir.Bu, diğer teknolojiler tarafından eşsizdir.
Gelecekteki araştırmalarda Du ve meslektaşları, yalıtım malzemelerinde spin taşımayı keşfetmeye devam etmek için bu yöntemi kullanmayı planlıyor.
