चिराल फोनन चुंबकीय सामग्री की आवश्यकता के बिना स्पिन करंट बनाते हैं

फरवरी 16, 2023 (नानावरक न्यूज़) चैपल हिल में उत्तरी कैरोलिना स्टेट यूनिवर्सिटी और उत्तरी कैरोलिना विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने चुंबकीय सामग्री की आवश्यकता के बिना, बर्बाद गर्मी को स्पिन जानकारी में परिवर्तित करने के लिए चिरल फोनन का उपयोग किया। इस खोज से कम्प्यूटेशनल मेमोरी से लेकर पावर ग्रिड तक के अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए कम महंगे, ऊर्जा-कुशल स्पिंट्रोनिक उपकरणों की नई श्रेणियां सामने आ सकती हैं। स्पिंट्रोनिक उपकरण इलेक्ट्रॉनिक उपकरण हैं जो डेटा भंडारण, संचार और कंप्यूटिंग के लिए उपयोग किए जाने वाले करंट को बनाने के लिए इलेक्ट्रॉन के चार्ज के बजाय उसके स्पिन का उपयोग करते हैं। स्पिन कैलोरिट्रोनिक डिवाइस - तथाकथित क्योंकि वे स्पिन करंट बनाने के लिए थर्मल ऊर्जा का उपयोग करते हैं - आशाजनक हैं क्योंकि वे अपशिष्ट गर्मी को स्पिन जानकारी में परिवर्तित कर सकते हैं, जो उन्हें बेहद ऊर्जा कुशल बनाता है। हालाँकि, वर्तमान स्पिन कैलोरिट्रोनिक उपकरणों में इलेक्ट्रॉन के स्पिन को बनाने और नियंत्रित करने के लिए चुंबकीय सामग्री होनी चाहिए। नॉर्थ कैरोलिना स्टेट यूनिवर्सिटी में भौतिकी के एसोसिएट प्रोफेसर और ऑर्गेनिक एंड कार्बन इलेक्ट्रॉनिक्स लैब (ORaCEL) के सदस्य, डाली सन कहते हैं, "हमने चुंबकीय सामग्री की आवश्यकता के बिना कमरे के तापमान पर स्पिन करंट बनाने के लिए चिरल फोनन का उपयोग किया।" "चिरल फोनन युक्त सामग्री पर थर्मल ग्रेडिएंट लागू करके, आप उनके कोणीय गति को निर्देशित कर सकते हैं और स्पिन करंट बना और नियंत्रित कर सकते हैं।" एनसी राज्य में मैकेनिकल और एयरोस्पेस इंजीनियरिंग के एसोसिएट प्रोफेसर और ओआरएसीईएल सदस्य जून लियू कहते हैं। लियू और सन दोनों शोध के सह-संबंधित लेखक हैं, जो इसमें दिखाई देता है प्रकृति सामग्री ("चिरल-फोनन-सक्रिय स्पिन सीबेक प्रभाव"). चिरल फोनन परमाणुओं के समूह होते हैं जो ऊर्जा स्रोत - इस मामले में, गर्मी - से उत्तेजित होने पर गोलाकार दिशा में चलते हैं। जैसे ही फोनन किसी सामग्री के माध्यम से चलते हैं, वे इसके माध्यम से उस गोलाकार गति, या कोणीय गति का प्रसार करते हैं। कोणीय गति स्पिन के स्रोत के रूप में कार्य करती है, और चिरलिटी स्पिन की दिशा तय करती है। सन कहते हैं, "चिरल सामग्रियां ऐसी सामग्रियां हैं जिन्हें उनकी दर्पण छवि पर आरोपित नहीं किया जा सकता है।" “अपने दाएं और बाएं हाथों के बारे में सोचें - वे चिरल हैं। आप बाएं हाथ के दस्ताने को दाहिने हाथ पर नहीं रख सकते, या इसके विपरीत। यह 'हैंडनेस' वह है जो हमें स्पिन दिशा को नियंत्रित करने की अनुमति देती है, जो महत्वपूर्ण है यदि आप मेमोरी स्टोरेज के लिए इन उपकरणों का उपयोग करना चाहते हैं। शोधकर्ताओं ने सिस्टम में गर्मी लाने के लिए थर्मल ग्रेडिएंट का उपयोग करके द्वि-आयामी स्तरित हाइब्रिड कार्बनिक-अकार्बनिक पेरोव्स्काइट में चिरल फोनन-जनित स्पिन धाराओं का प्रदर्शन किया। लियू कहते हैं, "एक ढाल की आवश्यकता होती है क्योंकि सामग्री में तापमान का अंतर - गर्म से ठंडे तक - इसके माध्यम से चिरल फोनन की गति को संचालित करता है।" "थर्मल ग्रेडिएंट हमें स्पिन करंट उत्पन्न करने के लिए कैप्चर की गई अपशिष्ट गर्मी का उपयोग करने की भी अनुमति देता है।" शोधकर्ताओं को उम्मीद है कि इस काम से स्पिंट्रोनिक उपकरण तैयार होंगे जो उत्पादन में सस्ते होंगे और विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में उपयोग किए जा सकते हैं। लियू कहते हैं, "इन उपकरणों में चुंबकत्व की आवश्यकता को खत्म करने का मतलब है कि आप संभावित सामग्रियों तक पहुंच के मामले में दरवाजा खोल रहे हैं।" "और इसका मतलब लागत-प्रभावशीलता में वृद्धि भी है।" सन कहते हैं, "स्पिन करंट उत्पन्न करने के लिए विद्युत संकेतों के बजाय अपशिष्ट ताप का उपयोग करने से सिस्टम ऊर्जा कुशल हो जाता है - और उपकरण कमरे के तापमान पर काम कर सकते हैं।" "इससे हमारे पास वर्तमान में उपलब्ध स्पिनट्रोनिक उपकरणों की तुलना में कहीं अधिक व्यापक विविधता हो सकती है।"

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• स्रोत: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62394.php