Spintronics är ett snabbt växande område inom fysik och ingenjörskonst som utforskar potentialen i att använda elektronspin för informationsbearbetning och lagring. En av de viktigaste utmaningarna inom spintronics är att hitta material som effektivt kan transportera spinn över långa avstånd.

I ett nyligen genomfört genombrott har forskare vid University of California, Berkeley, upptäckt att en atomtunn isolator som kallas hexagonal bornitrid (h-BN) kan transportera spins med hög effektivitet. Detta fynd kan bana väg för nya spintronic-enheter som är snabbare och mer energieffektiva än nuvarande teknologier.

Tidigare studier har visat att h-BN är en utmärkt ledare av värme, men dess förmåga att transportera spinn var inte känd. Berkeley-forskarna använde en teknik som kallas spin-polariserad scanning tunneling microscopy för att mäta spinntransportegenskaperna hos h-BN. De fann att h-BN kan transportera spinn med en verkningsgrad på nästan 100 %, vilket är betydligt högre än andra material som har studerats för spinntransport.

Forskarna tror att h-BNs höga spinntransporteffektivitet beror på dess unika elektroniska struktur. h-BN är ett skiktat material, och skikten hålls samman av svaga van der Waals-krafter. Detta gör att skikten kan glida förbi varandra, vilket minskar antalet defekter som kan hindra spinntransport.

Upptäckten att h-BN kan transportera spins med hög effektivitet kan ha stor inverkan på utvecklingen av spintronics-enheter. Spintronics-enheter förutspås vara snabbare, mer energieffektiva och mer pålitliga än traditionella elektroniska enheter. De kan användas för en mängd olika applikationer, inklusive höghastighetsdatorer, datalagring och energiskörd.

Forskargruppen vid University of California, Berkeley, fortsätter att studera spinntransportegenskaperna hos h-BN och andra material. De hoppas kunna utveckla nya material som kan transportera spinn ännu mer effektivt, vilket skulle öppna upp nya möjligheter för spintronics-enheter.