Chiralne fonony wytwarzają prąd spinowy bez użycia materiałów magnetycznych

16 lut 2023 (Wiadomości Nanowerk) Naukowcy z North Carolina State University i University of North Carolina w Chapel Hill wykorzystali chiralne fonony do przekształcenia marnowanego ciepła w informację o wirowaniu – bez użycia materiałów magnetycznych. Odkrycie może doprowadzić do powstania nowych klas tańszych, energooszczędnych urządzeń spintronicznych do zastosowania w różnych zastosowaniach, od pamięci obliczeniowej po sieci energetyczne. Urządzenia spintroniczne to urządzenia elektroniczne, które wykorzystują spin elektronu, a nie jego ładunek, do wytwarzania prądu wykorzystywanego do przechowywania danych, komunikacji i obliczeń. Spin caloritroniczne urządzenia – tak zwane, ponieważ wykorzystują energię cieplną do wytwarzania prądu spinowego – są obiecujące, ponieważ mogą przekształcać ciepło odpadowe w informacje o wirowaniu, co czyni je niezwykle energooszczędnymi. Jednak obecne spinowe urządzenia kalorytroniczne muszą zawierać materiały magnetyczne, aby tworzyć i kontrolować spin elektronu. „Użyliśmy chiralnych fononów do wytworzenia prądu spinowego w temperaturze pokojowej bez użycia materiałów magnetycznych” – mówi Dali Sun, profesor fizyki i członek Laboratorium Elektroniki Organicznej i Węglowej (ORaCEL) na Uniwersytecie Stanowym Karoliny Północnej. „Przez zastosowanie gradientu termicznego do materiału zawierającego chiralne fonony można kierować ich momentem pędu oraz tworzyć i kontrolować prąd spinowy”. mówi Jun Liu, profesor nadzwyczajny inżynierii mechanicznej i lotniczej w NC State oraz członek ORaCEL. Zarówno Liu, jak i Sun są współautorami badań, które pojawiają się w Materiały przyrodnicze („Spinowy efekt Seebecka aktywowany chiralnym fononem”). Fonony chiralne to grupy atomów, które poruszają się po okręgu, gdy są wzbudzane przez źródło energii – w tym przypadku ciepło. Gdy fonony poruszają się w materiale, propagują przez niego ten ruch kołowy lub moment pędu. Moment pędu służy jako źródło spinu, a chiralność dyktuje kierunek wirowania. „Materiały chiralne to materiały, których nie można nałożyć na ich lustrzane odbicie” — mówi Sun. „Pomyśl o swojej prawej i lewej ręce – są chiralne. Nie można założyć rękawicy dla leworęcznych na prawą rękę i odwrotnie. Ta „ręczność” pozwala nam kontrolować kierunek wirowania, co jest ważne, jeśli chcesz używać tych urządzeń do przechowywania pamięci”. Naukowcy zademonstrowali prądy spinowe generowane przez chiralne fonony w dwuwymiarowym, warstwowym, hybrydowym organiczno-nieorganicznym perowskicie, wykorzystując gradient termiczny do wprowadzenia ciepła do układu. „Potrzebny jest gradient, ponieważ różnica temperatur w materiale – od gorącego do zimnego – napędza ruch chiralnych fononów” – mówi Liu. „Gradient termiczny pozwala nam również wykorzystać wychwycone ciepło odpadowe do generowania prądu spinowego”. Naukowcy mają nadzieję, że prace doprowadzą do powstania urządzeń spintronicznych, które będą tańsze w produkcji i będą mogły być wykorzystywane w szerszej gamie zastosowań. „Wyeliminowanie potrzeby magnetyzmu w tych urządzeniach oznacza szerokie otwarcie drzwi pod względem dostępu do potencjalnych materiałów” — mówi Liu. „A to oznacza również zwiększoną efektywność kosztową”. „Wykorzystywanie ciepła odpadowego zamiast sygnałów elektrycznych do generowania prądu spinowego sprawia, że ​​system jest energooszczędny – a urządzenia mogą działać w temperaturze pokojowej”, mówi Sun. „Może to prowadzić do znacznie szerszej gamy urządzeń spintronicznych niż obecnie dostępne”.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• Platoblockchain. Web3 Inteligencja Metaverse. Wzmocniona wiedza. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62394.php