Хіральні фонони створюють спіновий струм, не потребуючи магнітних матеріалів

16 лютого 2023 (Новини Nanowerk) Дослідники з Університету штату Північна Кароліна та Університету Північної Кароліни в Чапел-Хілл використовували хіральні фонони для перетворення втраченого тепла в інформацію про обертання – без використання магнітних матеріалів. Це відкриття може призвести до нових класів менш дорогих, енергоефективних спінтронних пристроїв для використання в різноманітних додатках від обчислювальної пам’яті до електромереж. Спінтронічні пристрої це електронні пристрої, які використовують обертання електрона, а не його заряд, для створення струму, який використовується для зберігання даних, зв’язку та обчислень. Спінові калоритронні пристрої – так звані тому, що вони використовують теплову енергію для створення обертового струму – є перспективними, оскільки вони можуть перетворювати відпрацьоване тепло в інформацію про обертання, що робить їх надзвичайно енергоефективними. Однак сучасні спінові калоритронні пристрої повинні містити магнітні матеріали, щоб створювати та контролювати обертання електрона. «Ми використовували хіральні фонони для створення спінового струму при кімнатній температурі, не потребуючи магнітних матеріалів», — каже Далі Сан, доцент фізики та член лабораторії органічної та вуглецевої електроніки (ORaCEL) Університету штату Північна Кароліна. «Застосовуючи тепловий градієнт до матеріалу, який містить хіральні фонони, ви можете спрямовувати їх кутовий момент і створювати та контролювати спіновий струм». — говорить Цзюнь Лю, доцент кафедри механічної та аерокосмічної інженерії штату Північна Кароліна та член ORaCEL. І Лю, і Сун є співавторами дослідження, яке опубліковано в Матеріали природи («Ефект Зеєбека, активований спіном хіральних фононів»). Хіральні фонони — це групи атомів, які рухаються в круговому напрямку під час збудження джерелом енергії — у цьому випадку тепла. Коли фонони рухаються крізь матеріал, вони поширюють через нього цей круговий рух або кутовий момент. Кутовий момент служить джерелом обертання, а хіральність визначає напрям обертання. «Хіральні матеріали — це матеріали, які не можна накласти на дзеркальне відображення», — каже Сан. «Подумайте про свою праву і ліву руки – вони хіральні. Не можна одягати рукавичку для лівої руки на праву руку, і навпаки. Ця «зручність» дозволяє нам контролювати напрям обертання, що важливо, якщо ви хочете використовувати ці пристрої для зберігання пам’яті». Дослідники продемонстрували генеровані хіральними фононами спінові струми в двовимірному шаруватому гібриді органічно-неорганічного перовскіту за допомогою теплового градієнта для введення тепла в систему. «Градієнт потрібен, оскільки різниця температур у матеріалі — від гарячого до холодного — приводить у рух хіральні фонони через нього», — каже Лю. «Термовий градієнт також дозволяє нам використовувати уловлене відпрацьоване тепло для генерації обертового струму». Дослідники сподіваються, що ця робота призведе до спінтронних пристроїв, які будуть дешевшими у виробництві та можуть використовуватися в більш широкому спектрі застосувань. «Усунення потреби в магнетизмі в цих пристроях означає, що ви широко відкриваєте двері для доступу до потенційних матеріалів», — каже Лю. «А це також означає підвищення економічної ефективності». «Використання відпрацьованого тепла, а не електричних сигналів для генерації обертового струму робить систему енергоефективною — і пристрої можуть працювати при кімнатній температурі», — каже Сан. «Це може призвести до набагато більшої різноманітності спінтронних пристроїв, ніж ми зараз доступні».

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• Платоблокчейн. Web3 Metaverse Intelligence. Розширені знання. Доступ тут.
• джерело: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62394.php