Kiralni fononi ustvarjajo vrtilni tok brez potrebe po magnetnih materialih

16. februarja 2023 (Nanowerk novice) Raziskovalci z Državne univerze Severne Karoline in Univerze Severne Karoline v Chapel Hillu so uporabili kiralne fonone za pretvorbo izgubljene toplote v informacije o vrtenju – brez potrebe po magnetnih materialih. Ugotovitev bi lahko vodila do novih razredov cenejših, energetsko učinkovitih spintronic naprav za uporabo v aplikacijah, ki segajo od računalniškega pomnilnika do električnih omrežij. Spintronic naprave so elektronske naprave, ki izkoriščajo vrtenje elektrona namesto njegovega naboja za ustvarjanje toka, ki se uporablja za shranjevanje podatkov, komunikacijo in računalništvo. Spin kaloritronske naprave – tako imenovane, ker uporabljajo toplotno energijo za ustvarjanje vrtilnega toka – so obetavne, ker lahko pretvorijo odpadno toploto v informacije o vrtenju, zaradi česar so izjemno energetsko učinkovite. Vendar pa morajo trenutne vrtilne kaloritronske naprave vsebovati magnetne materiale, da ustvarijo in nadzorujejo vrtenje elektronov. "Uporabili smo kiralne fonone za ustvarjanje vrtilnega toka pri sobni temperaturi, ne da bi potrebovali magnetne materiale," pravi Dali Sun, izredni profesor fizike in član Laboratorija za organsko in ogljikovo elektroniko (ORaCEL) na Državni univerzi Severne Karoline. "Z uporabo toplotnega gradienta na materialu, ki vsebuje kiralne fonone, lahko usmerite njihov kotni moment ter ustvarite in nadzorujete vrtilni tok." pravi Jun Liu, izredni profesor strojništva in vesoljskega inženiringa na NC State in član ORaCEL. Tako Liu kot Sun sta soavtorja raziskave, ki je objavljena v Nature Materials (Seebeckov spinski učinek, aktiviran s kiralnimi fononi). Kiralni fononi so skupine atomov, ki se gibljejo v krožni smeri, ko jih vzbuja vir energije – v tem primeru toplota. Ko se fononi premikajo skozi material, širijo to krožno gibanje ali kotni moment skozi material. Kotni moment služi kot vir vrtenja, kiralnost pa narekuje smer vrtenja. "Kiralni materiali so materiali, ki jih ni mogoče prekrivati ​​z zrcalno sliko," pravi Sun. »Pomislite na svojo desno in levo roko – kiralni sta. Ne moreš dati levičarske rokavice na desno roko ali obratno. Ta 'rokost' je tisto, kar nam omogoča nadzor smeri vrtenja, kar je pomembno, če želite te naprave uporabljati za shranjevanje pomnilnika.” Raziskovalci so prikazali vrtilne tokove, ustvarjene s kiralnimi fononi, v dvodimenzionalnem večplastnem hibridnem organsko-anorganskem perovskitu z uporabo toplotnega gradienta za vnos toplote v sistem. "Gradient je potreben, ker temperaturna razlika v materialu - od vročega do hladnega - poganja gibanje kiralnih fononov skozenj," pravi Liu. "Toplotni gradient nam prav tako omogoča uporabo zajete odpadne toplote za ustvarjanje vrtilnega toka." Raziskovalci upajo, da bo delo vodilo do spintronic naprav, ki so cenejše za proizvodnjo in se lahko uporabljajo v več različnih aplikacijah. "Odprava potrebe po magnetizmu v teh napravah pomeni, da na široko odpirate vrata v smislu dostopa do potencialnih materialov," pravi Liu. "To pa pomeni tudi večjo stroškovno učinkovitost." »Z uporabo odpadne toplote namesto električnih signalov za ustvarjanje vrtilnega toka je sistem energetsko učinkovit – in naprave lahko delujejo pri sobni temperaturi,« pravi Sun. "To bi lahko vodilo do veliko večjega števila spintronic naprav, kot jih imamo trenutno na voljo."

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• vir: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62394.php