Forskare vid New York University och IBM Research har visat en ny mekanism som involverar elektronrörelse i magnetiska material som pekar på nya sätt att potentiellt förbättra datalagring. Arbetet, rapporteras i tidningen Fysiska granskningsbrev , presenterar en process för att ställa in magnetriktningens riktning, eller snurra, baserat på en elektrisk ström.

Upptäckten härrör från det vetenskapliga området spintronics, som tar hänsyn till kondenserad materia och kvantfysik. Spintronics är stenografi för elektronik, eller elektriska apparater, som använder elektronens snurr utöver dess elektriska laddning.

"Ett av de viktigaste målen för spintronikforskning är att kontrollera riktningen för elektronernas snurr i material, "förklarar Andrew Kent, en professor vid NYU:s avdelning för fysik och en av tidningens högre författare. "Denna forskning visar en ny och grundläggande mekanism för att ställa in elektronspinnriktningen i ett ledande material."

"Detta framsteg inom spintronics erbjuder ett nytt sätt att utöva vridmoment på ett magnetiskt lager, "tillägger senior medförfattare Jonathan Sun från IBM Research och en besökande forskare vid NYU." Det är ett lovande framsteg som har potential att minska energi- och utrymmeskraven för enhetsdatalagring. "

Arbetet, genomfördes med Junwen Xu, en NYU -doktorand, och Christopher Safranski från IBM Research, är det senaste exemplet på ett fenomen som är centralt för överföring av information:att ändra den från en form till en annan.

Till exempel, mobiltelefoner konverterar röst och e -post till radiovågor som reser till mobiltelefontorn där signalerna omvandlas till elektriska medan internet omvandlar elektriska signaler till optiska (dvs. ljuspulser) för långdistansöverföring.

I Fysiska granskningsbrev forskning, Safranski, Sol, Xu, och Kent fokuserade på att demonstrera en ny mekanism för kontroll av snurriktning - riktningen som styr de lagrade informationsbitarna.

Historiskt sett strömflöde i icke-magnetiska tungmetaller har visat sig leda till spinnpolarisering, eller en riktning för dess nettomagnetiska moment, vid ledarens yta, en effekt som kallas spin Hall -effekten. Dock, spinpolarisationens riktning i spin -Hall -effekten är alltid parallell med ledarens yta. Detta begränsar dess tillämpningar eftersom det endast tillhandahåller en möjlig axel för spinnpolarisering, begränsa lagringstätheten.

I Fysiska granskningsbrev forskning, forskarna använde planar-Hall-effekten i en ferromagnetisk ledare för att styra orienteringen av spinnpolarisationsaxeln.

Specifikt, de satte ut en ferromagnetisk ledare - järn, nickel, och kobolt är exempel på sådana ledare - och fann att strömflödet i ledaren kan producera en spinnpolarisering som är i en riktning inställd av dess magnetiska moment. Detta är viktigt eftersom magnetmomentriktningen nu kan ställas in i nästan vilken önskad riktning som helst för att sedan ställa in spinnpolarisationen-en flexibilitet som inte är möjlig under konturerna av spinnhall-effekten i icke-magnetiska tungmetaller.

De fann också att dessa polariserade snurr rör sig utanför det ferromagnetiska lagret och leder till en ren spinnström-en centrifugeringsström utan tillhörande elektrisk ström-i en angränsande icke-magnetisk metall. Detta fenomen har potential att möjliggöra en ny generation spinnstyrd minnesenhet för högre densitet och effektivare minneteknik.