Kirale fononer skaper spinnstrøm uten å trenge magnetiske materialer

16 feb 2023 (Nanowerk Nyheter) Forskere fra North Carolina State University og University of North Carolina ved Chapel Hill brukte kirale fononer for å konvertere bortkastet varme til spinninformasjon – uten å trenge magnetiske materialer. Funnet kan føre til nye klasser av rimeligere, energieffektive spintroniske enheter for bruk i applikasjoner som spenner fra beregningsminne til strømnett. Spintronic-enheter er elektroniske enheter som utnytter spinnet til et elektron, i stedet for ladningen, for å skape strøm som brukes til datalagring, kommunikasjon og databehandling. Spinnkaloritroniske enheter – såkalte fordi de bruker termisk energi til å skape spinnstrøm – er lovende fordi de kan konvertere spillvarme til spinninformasjon, noe som gjør dem ekstremt energieffektive. Imidlertid må nåværende spinn-kaloritroniske enheter inneholde magnetiske materialer for å skape og kontrollere elektronets spinn. "Vi brukte kirale fononer for å lage en spinnstrøm ved romtemperatur uten å trenge magnetiske materialer," sier Dali Sun, førsteamanuensis i fysikk og medlem av Organic and Carbon Electronics Lab (ORaCEL) ved North Carolina State University. "Ved å bruke en termisk gradient på et materiale som inneholder kirale fononer, kan du styre deres vinkelmoment og skape og kontrollere spinnstrøm." sier Jun Liu, førsteamanuensis i mekanisk og romfartsteknikk ved NC State og ORaCEL-medlem. Både Liu og Sun er medkorresponderende forfattere av forskningen, som vises i Nature Materials ("Chiral-fonon-aktivert spinn Seebeck-effekt"). Chirale fononer er grupper av atomer som beveger seg i en sirkulær retning når de eksiteres av en energikilde - i dette tilfellet varme. Når fononene beveger seg gjennom et materiale, forplanter de den sirkulære bevegelsen, eller vinkelmomentet, gjennom det. Vinkelmomentet fungerer som kilden til spinn, og kiraliteten dikterer retningen til spinnet. "Chirale materialer er materialer som ikke kan legges over speilbildet," sier Sun. "Tenk på høyre og venstre hender - de er chirale. Du kan ikke sette en venstrehendt hanske på en høyre hånd, eller omvendt. Denne "handedness" er det som lar oss kontrollere spinnretningen, noe som er viktig hvis du vil bruke disse enhetene til minnelagring." Forskerne demonstrerte chirale fonon-genererte spinnstrømmer i en todimensjonal lagdelt hybrid organisk-uorganisk perovskitt ved å bruke en termisk gradient for å introdusere varme til systemet. "En gradient er nødvendig fordi temperaturforskjellen i materialet - fra varmt til kaldt - driver bevegelsen til de kirale fononene gjennom det," sier Liu. "Den termiske gradienten lar oss også bruke innfanget spillvarme for å generere spinnstrøm." Forskerne håper at arbeidet vil føre til spintroniske enheter som er billigere å produsere og som kan brukes i et bredere spekter av bruksområder. "Å eliminere behovet for magnetisme i disse enhetene betyr at du åpner døren på vidt gap når det gjelder tilgang til potensielle materialer," sier Liu. "Og det betyr også økt kostnadseffektivitet." "Å bruke spillvarme i stedet for elektriske signaler for å generere spinnstrøm gjør systemet energieffektivt - og enhetene kan fungere ved romtemperatur," sier Sun. "Dette kan føre til et mye bredere utvalg av spintronic-enheter enn vi har tilgjengelig for øyeblikket."

• SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
• Platoblokkkjede. Web3 Metaverse Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
• kilde: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62394.php