Τα χειραλικά φωνόνια δημιουργούν ρεύμα σπιν χωρίς να χρειάζονται μαγνητικά υλικά

16 Φεβ 2023 (Ειδήσεις Nanowerk) Ερευνητές από το Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας και το Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας στο Chapel Hill χρησιμοποίησαν χειρόμορφα φωνόνια για να μετατρέψουν τη σπατάλη θερμότητας σε πληροφορίες περιστροφής - χωρίς να χρειάζονται μαγνητικά υλικά. Το εύρημα θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέες κατηγορίες λιγότερο ακριβών, ενεργειακά αποδοτικών συσκευών spintronic για χρήση σε εφαρμογές που κυμαίνονται από την υπολογιστική μνήμη έως τα δίκτυα ισχύος. Συσκευές Spintronic είναι ηλεκτρονικές συσκευές που αξιοποιούν το σπιν ενός ηλεκτρονίου, αντί για το φορτίο του, για να δημιουργήσουν ρεύμα που χρησιμοποιείται για αποθήκευση δεδομένων, επικοινωνία και υπολογιστές. Οι συσκευές spin caloritronic – που ονομάζονται επειδή χρησιμοποιούν θερμική ενέργεια για να δημιουργήσουν ρεύμα περιστροφής – είναι πολλά υποσχόμενες επειδή μπορούν να μετατρέψουν την απορριπτόμενη θερμότητα σε πληροφορίες περιστροφής, γεγονός που τις καθιστά εξαιρετικά ενεργειακά αποδοτικές. Ωστόσο, οι τρέχουσες συσκευές caloritronic σπιν πρέπει να περιέχουν μαγνητικά υλικά προκειμένου να δημιουργήσουν και να ελέγξουν το σπιν του ηλεκτρονίου. «Χρησιμοποιήσαμε χειραλικά φωνόνια για να δημιουργήσουμε ένα ρεύμα περιστροφής σε θερμοκρασία δωματίου χωρίς να χρειαζόμαστε μαγνητικά υλικά», λέει ο Dali Sun, αναπληρωτής καθηγητής φυσικής και μέλος του Organic and Carbon Electronics Lab (ORaCEL) στο Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας. «Εφαρμόζοντας μια θερμική κλίση σε ένα υλικό που περιέχει χειρόμορφα φωνόνια, μπορείτε να κατευθύνετε τη γωνιακή τους ορμή και να δημιουργήσετε και να ελέγξετε το ρεύμα σπιν». λέει ο Jun Liu, αναπληρωτής καθηγητής μηχανολογίας και αεροδιαστημικής μηχανικής στο NC State και μέλος της ORaCEL. Τόσο ο Liu όσο και ο Sun είναι συν-αντίστοιχοι συγγραφείς της έρευνας, η οποία εμφανίζεται στο Φύση Υλικά ("Φαινόμενο Seebeck spin ενεργοποιημένο με χειραλικά φωνόνια"). Τα χειραλικά φωνόνια είναι ομάδες ατόμων που κινούνται σε κυκλική κατεύθυνση όταν διεγείρονται από μια πηγή ενέργειας - σε αυτήν την περίπτωση, θερμότητα. Καθώς τα φωνόνια κινούνται μέσα από ένα υλικό, διαδίδουν αυτή την κυκλική κίνηση, ή τη γωνιακή ορμή, μέσα από αυτό. Η γωνιακή ορμή χρησιμεύει ως πηγή περιστροφής και η χειραλικότητα υπαγορεύει την κατεύθυνση της περιστροφής. «Τα χειρόμορφα υλικά είναι υλικά που δεν μπορούν να τοποθετηθούν στο είδωλό τους», λέει ο Sun. «Σκεφτείτε το δεξί και το αριστερό σας χέρι – είναι χειρόμορφα. Δεν μπορείτε να βάλετε ένα αριστερό γάντι στο δεξί χέρι, ή το αντίστροφο. Αυτό το «handedness» μας επιτρέπει να ελέγχουμε την κατεύθυνση στυψίματος, κάτι που είναι σημαντικό αν θέλετε να χρησιμοποιήσετε αυτές τις συσκευές για αποθήκευση μνήμης.» Οι ερευνητές κατέδειξαν ρεύματα σπιν που δημιουργούνται από χειρόμορφα φωνόνια σε έναν δισδιάστατο υβριδικό οργανικό-ανόργανο περοβσκίτη με στρώματα, χρησιμοποιώντας μια θερμική κλίση για την εισαγωγή θερμότητας στο σύστημα. "Χρειάζεται μια κλίση επειδή η διαφορά θερμοκρασίας στο υλικό - από ζεστό στο κρύο - οδηγεί την κίνηση των χειρόμορφων φωνονίων μέσα από αυτό", λέει ο Liu. «Η θερμική κλίση μας επιτρέπει επίσης να χρησιμοποιούμε τη συλλεγόμενη απορριπτόμενη θερμότητα για να δημιουργήσουμε ρεύμα περιστροφής». Οι ερευνητές ελπίζουν ότι η εργασία θα οδηγήσει σε συσκευές spintronic που είναι φθηνότερες στην παραγωγή και μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε μια ευρύτερη ποικιλία εφαρμογών. «Η εξάλειψη της ανάγκης για μαγνητισμό σε αυτές τις συσκευές σημαίνει ότι ανοίγετε διάπλατα την πόρτα όσον αφορά την πρόσβαση σε πιθανά υλικά», λέει ο Liu. "Και αυτό σημαίνει επίσης αυξημένη σχέση κόστους-αποτελεσματικότητας." «Η χρήση απορριπτόμενης θερμότητας αντί ηλεκτρικών σημάτων για τη δημιουργία ρεύματος περιστροφής καθιστά το σύστημα ενεργειακά αποδοτικό – και οι συσκευές μπορούν να λειτουργούν σε θερμοκρασία δωματίου», λέει ο Sun. «Αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει σε μια πολύ μεγαλύτερη ποικιλία συσκευών spintronic από ό,τι έχουμε αυτή τη στιγμή διαθέσιμες».

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62394.php