Ett mellanskikt bestående av ett fåtal atomer hjälper till att förbättra transporten av spinnströmmar från ett material till ett annat. Fram till nu har denna process medfört betydande förluster. Ett team från Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU), Max Planck Institute (MPI) för mikrostrukturfysik och Freie Universität Berlin rapporterar i ACS vetenskapliga tidskriften Nano Letters om hur detta kan undvikas. Forskarna visar därmed viktiga nya insikter som är relevanta för många spintroniska applikationer, inklusive framtidens energieffektiva och ultrasnabba lagringsteknologier.

I modern mikroelektronik används laddningen av elektroner för att bära information i elektroniska komponenter, mobiltelefoner och lagringsmedia. Laddningstransporten kräver relativt mycket energi och genererar värme. Spintronics skulle kunna erbjuda ett energibesparande alternativ. Grundtanken är att använda spin i informationsbehandling. Spinn är det inneboende vinkelmomentet för elektronerna som skapar ett magnetiskt moment. Detta genererar magnetismen som i slutändan kommer att användas för att bearbeta information.

Inom spintronik måste spinnströmmar också överföras från ett material till ett annat. "I många fall är spinntransporten över gränssnitt en mycket förlustprocess", förklarar fysikern professor Georg Woltersdorf från MLU, som ledde studien. Teamet letade efter ett sätt att mildra dessa förluster genom att använda ett tillvägagångssätt som till en början låter ganska motsägelsefullt:de integrerade en isolerande barriär mellan de två materialen.

"Vi konstruerade isolatorn på atomnivå så att den blev metallisk och kunde leda spinnströmmarna. Detta gjorde det möjligt för oss att avsevärt förbättra spinntransporten och optimera gränsytegenskaperna", säger Woltersdorf och summerar processen. Materialproverna producerades vid Max Planck Institute for Microstructure Physics. Den oväntade effekten upptäcktes genom mätningar av spinntransport utförda vid MLU och Freie Universität Berlin. Teamet ger också den teoretiska grunden för den nya upptäckten. Enligt Woltersdorf kan detta beskrivas med relativt enkla modeller utan spin-orbit-koppling.

Resultaten är mycket relevanta för många spintroniska applikationer. Till exempel kan de användas för att förbättra spintroniska terahertz-strålare. Terahertz-strålning används inte bara inom forskning, utan även inom högfrekvent elektronik, medicin, materialtestning och kommunikationsteknik. + Utforska vidare

Fysiker visar hur frekvenser enkelt kan multipliceras utan speciella kretsar