16年2023月XNUMX日（
Nanowerkニュース) ノースカロライナ州立大学とノースカロライナ大学チャペルヒル校の研究者は、磁気材料を必要とせずに、カイラルフォノンを使用して廃熱をスピン情報に変換しました。 この発見は、計算メモリから電力網に至るまでのアプリケーションで使用するための、より安価でエネルギー効率の高いスピントロニクス デバイスの新しいクラスにつながる可能性があります。
スピントロニクスデバイス 電子の電荷ではなくスピンを利用して、データの保存、通信、およびコンピューティングに使用される電流を生成する電子デバイスです。 スピンカロリトロニクスデバイスは、熱エネルギーを利用してスピン流を生成することから名付けられましたが、廃熱をスピン情報に変換できるため、非常にエネルギー効率が高いため有望です。 しかし、現在のスピンカロリトロニクスデバイスは、電子のスピンを生成および制御するために磁性材料を含まなければなりません。 ノースカロライナ州立大学の物理学准教授であり、Organic and Carbon Electronics Lab (ORaCEL) のメンバーである Dali Sun は、次のように述べています。 「キラルフォノンを含む材料に温度勾配を適用することで、角運動量を方向付け、スピン流を作成および制御できます。」 ノースカロライナ州立大学の機械工学および航空宇宙工学の准教授で、ORaCEL メンバーである Jun Liu 氏は次のように述べています。 Liu と Sun は両方とも、この研究の共同責任著者です。
ネイチャーマテリアルズ (
「キラルフォノン活性化スピンゼーベック効果」）。 キラル フォノンは、エネルギー源 (この場合は熱) によって励起されると円を描く方向に移動する原子のグループです。 フォノンが物質の中を移動すると、その円運動、つまり角運動量が伝播します。 角運動量はスピンの源として機能し、カイラリティはスピンの方向を決定します。 「キラル物質は、鏡像に重ね合わせることができない物質です」と Sun は言います。 「右手と左手を考えてみてください。それらはキラルです。 左利き用のグローブを右手に装着することはできません。 この「利き手」は、スピンの方向を制御できるようにするものであり、これらのデバイスをメモリ ストレージに使用する場合に重要です。」 研究者らは、熱勾配を使用してシステムに熱を導入することにより、XNUMX次元層状ハイブリッド有機無機ペロブスカイトでキラルフォノン生成スピン流を実証しました。 「高温から低温までの材料の温度差がキラルフォノンの動きを促進するため、勾配が必要です」と Liu は言います。 「温度勾配により、回収した廃熱を利用してスピン流を生成することもできます。」 研究者たちは、この研究がスピントロニクス デバイスの製造コストを下げ、より幅広い用途に使用できるようになることを期待しています。 「これらのデバイスで磁気の必要性を排除することは、可能性のある材料へのアクセスという点でドアを大きく開くことを意味します」と Liu は言います。 「そしてそれはまた、費用対効果の向上を意味します。」 「電気信号ではなく廃熱を使用してスピン流を生成すると、システムのエネルギー効率が向上し、デバイスは室温で動作できます」と Sun は言います。 「これは、現在利用可能なものよりもはるかに多様なスピントロニクス デバイスにつながる可能性があります。」
