Forskare vid Tokyo Institute of Technology och Nippon Telegraph and Telephone Corporation har utvecklat ett "snurrupplöst oscilloskop". Denna enhet är ett grundläggande mätinstrument för plasmonik och spintronik, som är nyckelteknologier för framtida elektroniktillämpningar. Kopplingen av ljus och elektroniska laddningar i plasmonik kommer att bana väg för ultrahöghastighetsinformationsbehandling, Spintronics kommer att tillhandahålla teknik med låg energiförbrukning i ett mycket informationsorienterat samhälle. Det spinnupplösta oscilloskopet banar väg för framtida "spin-plasmonics, " där ultrahöghastighetsenheter med låg energiförbrukning kommer att uppnås.

En elektron har laddning och spin, och både laddnings- och spinndensitetsexcitationerna i ett elektroniskt system kan användas vid informationsbehandling. Dynamiken hos vågor med laddningstäthet har undersökts inom plasmonik, och den för spinndensitetsvågor har studerats inom spintronikområdet. Dock, mindre ansträngning har ägnats åt att kombinera dessa två tekniker och att utveckla de förväntade ultrahöga och lågenergiförbrukande enheterna. Hittills, ett stort hinder för att främja detta forskningsfält har varit avsaknaden av ett mätinstrument som är känsligt för både laddning och spinn.

I deras senaste tidning, publicerad i Naturfysik , Dr. Masayuki Hashisaka vid Tokyo Tech och kollegor rapporterade ett "spin-upplöst oscilloskop" som möjliggör mätning av vågformerna för både laddnings- och spinnsignaler i elektroniska enheter. Ett oscilloskop är ett grundläggande mätinstrument som används inom elektronik; dock, konventionella oscilloskop underlättar inte både laddnings- och spinnmätning.

"Laddningssignalen" är den totala laddningen av spin-up och -down elektrontätheter. Ytterligare, "spin-signalen" är skillnaden mellan spin-up och -down elektrontäthet. Båda dessa signaler som färdas i en halvledarenhet kan detekteras av det spinnupplösta oscilloskopet, som består av ett spinnfilter och tidsupplösta laddningsdetektorer i nanometerskala. Spinnfiltret separerar spin-up och -down elektroner, medan den tidsupplösta laddningsdetektorn mäter vågformerna för laddningstäthetsvågorna. Genom att kombinera dessa spintroniska och plasmoniska enheter, det spinnupplösta oscilloskopet etableras.

Med detta spinnupplösta oscilloskop, Hashisaka och kollegor demonstrerade vågformsmätningar av laddnings- och spinndensitetsvågpaket i en halvledarenhet. De lyckades observera spin-laddning-separationsprocessen i ett endimensionellt (1D) elektroniskt system som består av kvanthall-kantkanaler, som är ett prototypiskt system för undersökning av 1D elektrondynamik. Detta var det första experimentet där en enda vågformsmätning med spin-laddning-separation möjliggjorde uppskattning av alla relevanta systemparametrar. Ytterligare, denna observation visar inte bara användbarheten av det spinnupplösta oscilloskopet, men också möjligheten att utveckla nya plasmoniska och spintroniska enheter baserade på 1D-halvledarmaterial.

Det spinnupplösta oscilloskopet kommer att främja undersökningar inom både plasmonik och spintronik; till exempel, denna enhet kommer att underlätta studier av elektrondynamik i olika 1D-system. Dessutom, det spinnupplösta oscilloskopet kommer att bana väg för framtida "spin-plasmonics, " där enheter med ultrahög hastighet och låg energiförbrukning kommer att uppnås.