Kiraalsed fononid loovad pöörlemisvoolu ilma magnetilisi materjale vajamata

16. veebruar 2023 (Nanowerki uudised) Põhja-Carolina osariigi ülikooli ja Chapel Hilli Põhja-Carolina ülikooli teadlased kasutasid kiraalseid fonone, et muuta raisatud soojus pöörlemisinformatsiooniks – ilma magnetmaterjale vajamata. See avastus võib viia uute klassideni odavamate, energiatõhusate spintrooniliste seadmeteni, mida kasutatakse rakendustes alates arvutusmälust kuni elektrivõrkudeni. Spintronic seadmed on elektroonilised seadmed, mis kasutavad andmete salvestamiseks, sidepidamiseks ja andmetöötluseks kasutatava voolu loomiseks elektroni spinni, mitte selle laengut. Pöörlemiskaloritroonilised seadmed – nn seetõttu, et nad kasutavad pöörlemisvoolu tekitamiseks soojusenergiat – on paljutõotavad, kuna need suudavad muundada heitsoojuse spin-teabeks, mis muudab need äärmiselt energiatõhusaks. Praegused spin-kaloritroonseadmed peavad elektroni spinni tekitamiseks ja juhtimiseks siiski sisaldama magnetilisi materjale. "Kasutasime kiraalseid fonone, et tekitada toatemperatuuril pöörlemisvool ilma magnetilisi materjale vajamata," ütleb Põhja-Carolina osariigi ülikooli orgaanilise ja süsinikelektroonika labori (ORaCEL) füüsika dotsent Dali Sun. "Rakendades kiraalseid fononeid sisaldavale materjalile termilist gradienti, saate suunata nende nurkimmenti ning luua ja juhtida pöörlemisvoolu." ütleb Jun Liu, NC osariigi mehaanika- ja kosmosetehnika dotsent ja ORaCELi liige. Nii Liu kui ka Sun on uurimistöö kaasautorid, mis ilmuvad aastal Nature Materials ("Kiraal-fonooniga aktiveeritud spin Seebecki efekt"). Kiraalsed fononid on aatomite rühmad, mis liiguvad ringikujulises suunas, kui neid ergastab energiaallikas – antud juhul soojus. Kui fononid liiguvad läbi materjali, levitavad nad seda ringliikumist ehk nurkimpulssi läbi selle. Nurkmoment toimib spinni allikana ja kiraalsus dikteerib spinni suuna. "Kiraalsed materjalid on materjalid, mida ei saa nende peegelpildile asetada, " ütleb Sun. "Mõelge oma paremale ja vasakule käele – need on kiraalsed. Sa ei saa panna vasakukäelist kinnast paremale käele ega vastupidi. See "käelisus" võimaldab meil kontrollida pöörlemissuunda, mis on oluline, kui soovite neid seadmeid mälu salvestamiseks kasutada. Teadlased demonstreerisid kahemõõtmelises kihilises hübriidses orgaanilise-anorgaanilises perovskiidis kiraalseid fononi tekitatud spin-voolusid, kasutades süsteemi soojuse sisseviimiseks termilist gradienti. "Gradienti on vaja, kuna materjali temperatuuride erinevus - kuumast külmani - juhib kiraalsete fononite liikumist läbi selle, " ütleb Liu. "Soojusgradient võimaldab meil kasutada ka püütud heitsoojust pöörlemisvoolu tekitamiseks." Teadlased loodavad, et töö tulemusena valmivad spintroonilised seadmed, mida on odavam toota ja mida saab kasutada laiemalt erinevates rakendustes. "Nendes seadmetes magnetismi vajaduse kõrvaldamine tähendab, et avate potentsiaalsetele materjalidele juurdepääsu osas ukse laialt," ütleb Liu. "Ja see tähendab ka suuremat kuluefektiivsust." "Pöörlemisvoolu tekitamiseks elektriliste signaalide asemel jääksoojuse kasutamine muudab süsteemi energiatõhusaks ja seadmed võivad töötada toatemperatuuril, " ütleb Sun. "See võib kaasa tuua palju laiema valiku spintroonikaseadmeid, kui meil praegu saadaval on."

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• Platoblockchain. Web3 metaversiooni intelligentsus. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62394.php