Forskare från University of Tsukuba och en forskare från Institute of High Pressure Physics upptäckte och kartlade de elektroniska snurr som rör sig i en fungerande transistor gjord av molybdendisulfid. Denna forskning kan leda till mycket snabbare datorer som utnyttjar elektronernas naturliga magnetism, i motsats till bara deras avgift.

Spintronics är ett nytt område av kondenserad fysik som försöker använda elektronernas inneboende magnetiska ögonblick, kallas 'snurrar, 'för att utföra beräkningar. Detta skulle vara ett stort framsteg gentemot all befintlig elektronik som enbart förlitar sig på elektronladdningen. Dock, det är svårt att upptäcka dessa snurr, och det finns många okända om material som kan stödja transporten av spinnpolariserade elektroner.

Nu, en internationell forskargrupp som leds av avdelningen för materialvetenskap vid University of Tsukuba har framgångsrikt använt elektronspinnresonans (ESR) för att övervaka antalet och platsen för oparade snurr som går genom en molybden -disulfidtransistor. ESR använder samma fysiska princip som MR -maskinerna som skapar medicinska bilder. Snurren utsätts för ett mycket starkt magnetfält, vilket skapar en energiskillnad mellan elektroner med snurr inriktade och anti-inriktade mot fältet. Absorbansen hos fotoner som matchar detta energigap kan mätas för att bestämma närvaron av oparade elektronspinn.

Experimentet krävde att provet kyldes till bara fyra grader över absolut noll, och transistorn ska vara i drift medan snurrningarna mäts. "ESR -signalerna mättes samtidigt med avlopps- och grindströmmar, "säger motsvarande författare professor Kazuhiro Marumoto." Teoretiska beräkningar identifierade ytterligare ursprunget till snurrningarna, "säger medförfattare professor Małgorzata Wierzbowska. Molybden-disulfid användes eftersom dess atomer naturligt bildar en nästan platt tvådimensionell struktur. Molybdenatomerna bildar ett plan med ett lager av sulfidjoner ovan och under.

Teamet fann att laddning av systemet med ytterligare elektroner i en process som kallas n-typ dopning var viktig för att skapa snurr. "I motsats till tidigare arbete med andra 2D -material, n-typen dopning tillät oss att uppnå bättre kontroll över de elektroniska snurr, "Professorerna Marumoto och Wierzbowska förklarar. Forskarna tror att molybden -disulfid kommer att visa sig vara en viktig testbädd för spintronic -enheter när tekniken går framåt mot framtida konsumentprodukter.