Chirala fononer skapar spinnström utan att behöva magnetiska material

16 feb 2023 (Nanowerk Nyheter) Forskare från North Carolina State University och University of North Carolina vid Chapel Hill använde kirala fononer för att omvandla spillvärme till spinninformation – utan att behöva magnetiska material. Fyndet kan leda till nya klasser av billigare, energieffektiva spintroniska enheter för användning i applikationer som sträcker sig från beräkningsminne till elnät. Spintronic-enheter är elektroniska enheter som utnyttjar en elektrons spinn, snarare än dess laddning, för att skapa ström som används för datalagring, kommunikation och datoranvändning. Spinnkaloritroniska enheter – så kallade för att de använder termisk energi för att skapa spinnström – är lovande eftersom de kan omvandla spillvärme till spinninformation, vilket gör dem extremt energieffektiva. Emellertid måste nuvarande spinn-kaloritroniska enheter innehålla magnetiska material för att skapa och kontrollera elektronens spinn. "Vi använde kirala fononer för att skapa en snurrström vid rumstemperatur utan att behöva magnetiska material", säger Dali Sun, docent i fysik och medlem av Organic and Carbon Electronics Lab (ORaCEL) vid North Carolina State University. "Genom att applicera en termisk gradient på ett material som innehåller kirala fononer kan du rikta deras vinkelmoment och skapa och kontrollera spinnström." säger Jun Liu, docent i mekanisk och rymdteknik vid NC State och medlem i ORaCEL. Både Liu och Sun är medförfattare till forskningen, som visas i Naturmaterial ("Chiral-phonon-aktiverad spin Seebeck-effekt"). Chirala fononer är grupper av atomer som rör sig i en cirkulär riktning när de exciteras av en energikälla – i det här fallet värme. När fononerna rör sig genom ett material, sprider de den cirkulära rörelsen, eller vinkelmomentet, genom det. Vinkelmomentet fungerar som källan till spinn, och kiraliteten dikterar riktningen för spinn. "Chirala material är material som inte kan läggas ovanpå sin spegelbild", säger Sun. "Tänk på dina högra och vänstra händer – de är kirala. Du kan inte sätta en vänsterhänt handske på en högerhand, eller vice versa. Denna "handedness" är det som gör att vi kan styra spinnriktningen, vilket är viktigt om du vill använda dessa enheter för minneslagring." Forskarna visade kirala fonon-genererade spinnströmmar i en tvådimensionell skiktad hybrid organisk-oorganisk perovskit genom att använda en termisk gradient för att introducera värme till systemet. "En gradient behövs eftersom temperaturskillnaden i materialet - från varmt till kallt - driver de kirala fononernas rörelse genom det", säger Liu. "Den termiska gradienten tillåter oss också att använda infångad spillvärme för att generera spinnström." Forskarna hoppas att arbetet ska leda till spintroniska enheter som är billigare att tillverka och som kan användas i ett större antal applikationer. "Att eliminera behovet av magnetism i dessa enheter innebär att du öppnar dörren på vid gavel när det gäller tillgång till potentiella material," säger Liu. "Och det innebär också ökad kostnadseffektivitet." "Att använda spillvärme i stället för elektriska signaler för att generera spinström gör systemet energieffektivt - och enheterna kan fungera i rumstemperatur", säger Sun. "Detta kan leda till ett mycket bredare utbud av spintronic-enheter än vad vi för närvarande har tillgängliga."

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Källa: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62394.php