Fononii chirali creează curent de spin fără a avea nevoie de materiale magnetice

16 februarie 2023 (Știri Nanowerk) Cercetătorii de la Universitatea de Stat din Carolina de Nord și de la Universitatea din Carolina de Nord din Chapel Hill au folosit fononi chirali pentru a converti căldura irosită în informații de spin – fără a avea nevoie de materiale magnetice. Descoperirea ar putea duce la noi clase de dispozitive spintronice mai puțin costisitoare și eficiente din punct de vedere energetic, pentru utilizare în aplicații, de la memorie de calcul până la rețelele electrice. Dispozitive spintronice sunt dispozitive electronice care valorifică spinul unui electron, mai degrabă decât sarcina acestuia, pentru a crea curent utilizat pentru stocarea datelor, comunicare și calcul. Dispozitivele spin caloritronic – așa-numitele deoarece folosesc energia termică pentru a crea curent de spin – sunt promițătoare, deoarece pot transforma căldura reziduală în informații de spin, ceea ce le face extrem de eficiente din punct de vedere energetic. Cu toate acestea, dispozitivele caloritronice cu spin actuale trebuie să conțină materiale magnetice pentru a crea și controla spinul electronului. „Am folosit fononi chirali pentru a crea un curent de spin la temperatura camerei fără a avea nevoie de materiale magnetice”, spune Dali Sun, profesor asociat de fizică și membru al Laboratorului de Electronică Organică și Carbon (ORaCEL) de la Universitatea de Stat din Carolina de Nord. „Prin aplicarea unui gradient termic pe un material care conține fononi chirali, puteți direcționa momentul unghiular al acestora și puteți crea și controla curentul de spin.” spune Jun Liu, profesor asociat de inginerie mecanică și aerospațială la NC State și membru ORaCEL. Atât Liu, cât și Sun sunt autori corespondenți ai cercetării, care apare în Materiale Natura („Efectul Seebeck de spin activat de fonon chiral”). Fononii chirali sunt grupuri de atomi care se mișcă într-o direcție circulară atunci când sunt excitați de o sursă de energie - în acest caz, căldură. Pe măsură ce fononii se mișcă printr-un material, ei propagă acea mișcare circulară, sau moment unghiular, prin el. Momentul unghiular servește ca sursă de spin, iar chiralitatea dictează direcția spinului. „Materialele chirale sunt materiale care nu pot fi suprapuse pe imaginea lor în oglindă”, spune Sun. „Gândește-te la mâinile tale drepte și stângi – sunt chirale. Nu poți pune o mănușă pentru stângaci pe o mână dreaptă sau invers. Această „mânuire” este cea care ne permite să controlăm direcția de rotire, ceea ce este important dacă doriți să utilizați aceste dispozitive pentru stocarea în memorie.” Cercetătorii au demonstrat curenții de spin generați de fononi chirali într-un perovskit hibrid organic-anorganic bidimensional stratificat, folosind un gradient termic pentru a introduce căldură în sistem. „Este necesar un gradient, deoarece diferența de temperatură a materialului – de la cald la rece – conduce mișcarea fononilor chirali prin el”, spune Liu. „Gradientul termic ne permite, de asemenea, să folosim căldura reziduală captată pentru a genera curent de spin.” Cercetătorii speră că munca va duce la dispozitive spintronice care sunt mai ieftine de produs și pot fi utilizate într-o varietate mai largă de aplicații. „Eliminarea necesității de magnetism în aceste dispozitive înseamnă că deschideți ușa larg în ceea ce privește accesul la materiale potențiale”, spune Liu. „Și asta înseamnă, de asemenea, o eficiență crescută a costurilor.” „Folosirea căldurii reziduale mai degrabă decât a semnalelor electrice pentru a genera curent de rotație face ca sistemul să fie eficient din punct de vedere energetic – iar dispozitivele pot funcționa la temperatura camerei”, spune Sun. „Acest lucru ar putea duce la o varietate mult mai mare de dispozitive spintronice decât avem disponibile în prezent.”

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• Sursa: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62394.php