Mitmesugust

Spintronics läbimurre võib aidata luua suure võimsusega seadmeid

Spintronics läbimurre võib aidata luua suure võimsusega seadmeid

Purdue ülikooli teadlased on teinud spintroonika valdkonnas tohutuid läbimurdeid, mis võivad muuta elektroonilisi seadmeid ja arvutit.

Tavapärane elektroonika kasutab teabe kodeerimiseks elektronlaengut; spintroonilised seadmed kasutavad sama asja saavutamiseks elektroni pöörlemist.

Selle elektroni sisemise omaduse kasutamine võib valmistada palju võimsamaid seadmeid, mis tarbivad palju vähem energiat. Uurimisvaldkond on siiski väga uus ja lahendamiseks tuleb leida mõned põhimõttelised teadmistega seotud väljakutsed.

Uued uuringud töötavad välja täpse katsepinna

Tänu kvantsüsteemide uue testimisruumi väljatöötamisele oleme sammu võrra lähemal nendele vastustele, mis suudavad osakeste interaktsioone sisse ja välja lülitada.

See uus katsepolügoon aitab teadlastel parandada kontrolli spin-teabe üle. See aitab vastata selle valdkonna kõige pakilisematele küsimustele, mis on seotud sellega, kuidas pöörlemisega osade kandev signaal, mida nimetatakse pöörlemisvooluks, aja jooksul laguneb.

„Signaal, mida peame spintroonika toimima panemiseks ja nende asjade uurimiseks, võib laguneda. Täpselt nagu tahame, et helistamiseks oleks hea mobiiltelefoniteenus, soovime, et see signaal oleks tugev, ”ütles Purdue ülikooli elektri- ja arvutitehnoloogia eriala üliõpilane Chuan-Hsun Li.

"Kui pöörlemisvool laguneb, kaotame signaali."

Spin lagunemisalased teadmised

Elektronid suhtlevad kõige ümbritsevaga ja näitavad endas erinevaid omadusi. Osakese pöörlemise ja impulssi vastastikmõju tuntakse spin-orbiidi sidestusena.

Uus uuring näitab, et spin-orbiidi sidestamine ja vastastikmõjud teiste osakestega võivad dramaatiliselt suurendada spinni lagunemist kvantvedelikus, mida nimetatakse Bose-Einsteini kondensaadiks (BEC).

"Inimesed tahavad manipuleerida spinni moodustumisega, et saaksime seda teabe kodeerimiseks kasutada, ja üks viis selleks on kasutada füüsikalisi mehhanisme, näiteks spin-orbiidi sidestamine," ütles Li.

"See võib siiski kaasa tuua mõningaid puudusi, näiteks pöörlemisteabe kaotamine." Värsked uuringud viisid lõpule Yong Cheni Purdue ülikooli füüsika ja astronoomia ning elektri- ja arvutitehnika professor.

Chen ja tema meeskond lõid seadme, mida võib kirjeldada kui BEC-de mini-osakeste põrkijat. Seade kasutab lasereid rubiidium-87 aatomite jahutamiseks vaakumkambris absoluutse nullini. Nendes tingimustes muutuvad aatomid BEC-ks. See on viiest aineseisundist kõige külmem ja kummalisem.

Selles kvantseisundis hakkavad aatomid avaldama lainetaolisi omadusi, külmemaks muutudes hakkavad nad kattuma ja lakkavad tegutsemast üksikisikutena. Ehkki see pole tehniliselt gaas, on BEC-olekut lihtsam ette kujutada gaasina.

Füüsikud nimetavad olekut kõnekeeles kvantvedelikuks või kvantgaasiks. Minikollari sees saatis Chen kaks vastassuunalise pöörlemisega BEC-d üksteise sisse. Täpselt nagu kaks erinevat gaasi, kui nad tabaksid, tungiksid nad osaliselt üksteise sisse ja edastaksid pöörlemisvoolu.

Kontrollitud katsetamine avatud uste uurimiseks

„Kui põrkate kokku kahte kondensaati, tekib palju põnevaid nähtusi. Algselt on nad ülivedelikud, kuid kokkupõrkel võib osa hõõrdumisest muuta need termogaasiks, ”ütles Chen.

"Kuna me saame kontrollida kõiki parameetreid, on see selliste kokkupõrgete uurimiseks tõesti tõhus süsteem."

Selle seadistuse abil saab teadlane keerata orbiidi sidestamise sisse ja välja, mis võimaldab neil täpselt uurida selle mõju pöörlemisvoolu lagunemisele.

Chen loodab, et nad saavad jätkuvalt kasutada oma katsepolügooni ja oma bosoonilist pöörlemisvoolu, et jätkuvalt paremini mõista spinni transpordi ja kvantdünaamika põhialuseid, mis viivad arenenumate spintrooniliste seadmeteni.


Vaata videot: 2D Material Workshop 2018: Spintronics (Oktoober 2021).