A királis fononok mágneses anyagok nélkül hoznak létre spin áramot

16. február 2023. (Nanowerk News) Az Észak-Karolinai Állami Egyetem és a Chapel Hill-i Észak-Karolinai Egyetem kutatói királis fononokat használtak az elpazarolt hő spininformációvá alakítására – mágneses anyagok nélkül. A felfedezés a kevésbé költséges, energiahatékony spintronikus eszközök új osztályaihoz vezethet, amelyek a számítási memóriától az elektromos hálózatokig terjedő alkalmazásokban használhatók. Spintronic eszközök Olyan elektronikus eszközök, amelyek egy elektron spinjét, nem pedig töltését használják fel, hogy áramot hozzon létre adattároláshoz, kommunikációhoz és számítástechnikához. A spin-kaloritronikus eszközök – úgy hívják, hogy hőenergiát használnak fel spináram létrehozására – azért ígéretesek, mert képesek a hulladékhőt spin-információvá alakítani, ami rendkívül energiahatékonysá teszi őket. A jelenlegi spin kaloritron eszközöknek azonban mágneses anyagokat kell tartalmazniuk ahhoz, hogy létrehozzák és szabályozzák az elektron spinjét. „Királis fononokat használtunk, hogy szobahőmérsékleten, mágneses anyagok nélkül hozzunk létre spináramot” – mondja Dali Sun, a fizika professzora, az Észak-Karolinai Állami Egyetem Organic and Carbon Electronics Lab (ORaCEL) tagja. "Ha egy királis fonont tartalmazó anyagra termikus gradienst alkalmazunk, irányíthatja azok szögimpulzusát, és spináramot hozhat létre és szabályozhat." – mondja Jun Liu, az NC State gépészeti és repülőgépmérnöki docense és az ORaCEL tagja. Liu és Sun is a kutatás társszerzői Természeti anyagok („Királis-fonon-aktivált spin Seebeck-effektus”). A királis fononok olyan atomcsoportok, amelyek egy energiaforrás – jelen esetben hő – által gerjesztett körkörös irányban mozognak. Ahogy a fononok áthaladnak egy anyagon, a körkörös mozgást vagy a szögimpulzust továbbítják rajta. A szögimpulzus a spin forrásaként szolgál, és a kiralitás határozza meg a spin irányát. "A királis anyagok olyan anyagok, amelyeket nem lehet a tükörképükre ráhelyezni" - mondja Sun. „Gondoljon a jobb és bal kezére – ezek királisak. Nem lehet jobb kézre balkezes kesztyűt tenni, és fordítva. Ez a „kezesség” teszi lehetővé számunkra a forgásirány szabályozását, ami fontos, ha ezeket az eszközöket memóriatárolásra szeretné használni.” A kutatók királis fononok által generált spináramokat mutattak ki egy kétdimenziós réteges hibrid szerves-szervetlen perovszkitban, hőgradiens segítségével hőt juttatva a rendszerbe. „A gradiensre azért van szükség, mert az anyag hőmérséklet-különbsége – a melegtől a hidegig – átvezeti rajta a királis fononok mozgását” – mondja Liu. "A termikus gradiens azt is lehetővé teszi számunkra, hogy a felfogott hulladékhőt forgó áram előállítására használjuk." A kutatók azt remélik, hogy a munka eredményeként olyan spintronikus eszközök születnek, amelyek előállítása olcsóbb, és szélesebb körben használhatók. "A mágnesesség szükségességének megszüntetése ezekben az eszközökben azt jelenti, hogy szélesre nyitja az ajtót a potenciális anyagokhoz való hozzáférés szempontjából" - mondja Liu. "És ez a költséghatékonyság növekedését is jelenti." „A hulladékhő felhasználása elektromos jelek helyett forgóáram generálására energiahatékonyabbá teszi a rendszert – és az eszközök szobahőmérsékleten is működhetnek” – mondja Sun. "Ez a spintronic eszközök sokkal szélesebb választékát eredményezheti, mint amennyi jelenleg elérhető."

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• Platoblockchain. Web3 metaverzum intelligencia. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62394.php