Elektronernas rörelse kan ha en betydligt större inverkan på spintroniska effekter än vad som tidigare antagits. Denna upptäckt gjordes av ett internationellt team av forskare ledda av fysiker från Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU). Tills nu, en beräkning av dessa effekter tog, framför allt, elektronernas spinn i beaktande. Studien publicerades i tidskriften Physical Review Research och erbjuder ett nytt tillvägagångssätt för att utveckla spintroniska komponenter.

Många tekniska enheter är baserade på konventionell halvledarelektronik. Laddningsströmmar används för att lagra och bearbeta information i dessa komponenter. Dock, denna elektriska ström genererar värme och energi går förlorad. För att komma runt detta problem, spintronik använder en grundläggande egenskap hos elektroner som kallas spin. "Detta är ett inneboende vinkelmomentum, som kan föreställas som en rotationsrörelse av elektronen runt sin egen axel, " förklarar doktor Annika Johansson, en fysiker vid MLU. Spinnet är kopplat till ett magnetiskt moment som, förutom laddningen av elektronerna, skulle kunna användas i en ny generation snabba och energieffektiva komponenter.

För att uppnå detta krävs en effektiv omvandling mellan laddnings- och spinnströmmar. Denna omvandling möjliggörs av Edelstein-effekten:genom att applicera ett elektriskt fält, en laddningsström genereras i ett ursprungligen icke-magnetiskt material. Dessutom, elektronsnurrarna är i linje, och materialet blir magnetiskt. "Tidigare artiklar om Edelstein-effekten fokuserade främst på hur elektronspin bidrar till magnetisering, men elektroner kan också bära ett omloppsmoment som också bidrar till magnetisering. Om spinnet är elektronens inneboende rotation, då är omloppsmomentet rörelsen runt atomkärnan, säger Johansson. Detta liknar jorden, som roterar både på sin egen axel och runt solen. Som snurr, detta omloppsmoment genererar ett magnetiskt moment.

I denna senaste studie, forskarna använde simuleringar för att undersöka gränssnittet mellan två oxidmaterial som vanligtvis används inom spintronik. "Även om båda materialen är isolatorer, en metallisk elektrongas är närvarande vid deras gränssnitt som är känd för sin effektiva laddning-till-spin-omvandling, " säger Johansson. Teamet räknade också in omloppsmomentet i beräkningen av Edelstein-effekten och fann att dess bidrag till Edelstein-effekten är åtminstone en storleksordning större än spinn. Dessa fynd kan hjälpa till att öka effektiviteten hos spintronic komponenter.