Forskare vid Tokyo Institute of Technology föreslog nya kvasi-1-D-material för potentiella spintroniska applikationer, en kommande teknik som utnyttjar elektronernas snurr. De utförde simuleringar för att demonstrera spin -egenskaperna hos dessa material och förklarade mekanismerna bakom deras beteende.

Konventionell elektronik är baserad på elektroners rörelse och rör främst deras elektriska laddning. Dock, modern elektronik är nära att nå de fysiska gränserna för fortsatta förbättringar. Men elektroner bär en annan inneboende kvantfysisk egenskap som kallas "spin, "som kan tolkas som en typ av vinkelmoment och kan vara antingen" uppåt "eller" nedåt. "Även om konventionella elektroniska enheter inte relaterar till elektronspinn, spintronics är ett område där rotationen av de ledande elektronerna är avgörande. Allvarliga förbättringar av prestanda och nya applikationer kan uppnås genom centrifugeringsströmmar.

Forskare försöker fortfarande hitta praktiska sätt att generera spinnströmmar via materialstrukturer som har elektroner med önskvärda spinnegenskaper. Rashba-Bychkov-effekten (eller helt enkelt Rashba-effekten), som innebär att bryta symmetrin hos spin-up och spin-down elektroner, kan eventuellt utnyttjas för detta ändamål. Docent Yoshihiro Gohda från Tokyo Institute of Technology och hans kollega har föreslagit en ny mekanism för att generera en spinnström utan energiförlust från en serie simuleringar för nya vismut-adsorberade indiumbaserade kvasi-1-D-material som uppvisar en gigantisk Rashba-effekt . "Vår mekanism är lämplig för spintronic -applikationer, har fördelen att det inte kräver ett externt magnetfält för att generera icke -dissipativ spinnström, "förklarar Gohda. Denna fördel skulle förenkla potentiella spintronic -enheter och möjliggöra ytterligare miniatyrisering.

Forskarna genomförde simuleringar baserade på dessa material för att visa att deras Rashba -effekt kan vara stor och endast kräver att en viss spänning appliceras för att generera spinnströmmar. Genom att jämföra Rashba -egenskaperna hos flera varianter av dessa material, de gav förklaringar till de observerade skillnaderna i materialens spinnegenskaper och en guide för ytterligare materialutforskning.

Denna typ av forskning är mycket viktig eftersom radikalt ny teknik krävs om vi tänker ytterligare förbättra elektroniska enheter och gå utöver deras nuvarande fysiska gränser. "Vår studie bör vara viktig för energieffektiva spintronic-applikationer och stimulera ytterligare utforskning av olika 1-D Rashba-system, "avslutar Gohda. Från snabbare minnen till kvantdatorer, fördelarna med bättre förståelse och utnyttjande av Rashba -system kommer säkert att ha enorma konsekvenser.