استفاده از اسپین الکترونی برای ذخیره و انتقال اطلاعات

در اثر اسپین نرنست (spin Nernst effect) که به نام برنده نوبل شیمی، والتر نرنست نامگذاری شده است، گرم کردن یک انتهای فلز باعث می شود که الکترون ها به سمت انتهای دیگر جریان پیدا کرده و درون فلز حرکات ارتجاعی داشته باشند.

در بعضی مواد، این حرکت ارتجاعی یک جهت ترجیحی دارد: الکترون ها با اسپین (چرخش) به بالا، به سمت راست و با اسپین به پایین، به سمت چپ حرکت می کنند که باعث ایجاد جریان چرخشی کلی می شود.

پیدا کردن شواهدی از این اثر نیازمند آزاد کردن آن از سایر اثرات مرتبط با گرما و شارژ بود که درون مواد روی می دهند. برای این کار، پلاتین به لایه ای از عایق مغناطیسی، ماده ای که به نام گارنت ایتریوم آهن (yttrium iron garnet) شناخته می شود، متصل شد.

سپس جهت مغناطیسی عایق تغییر داده شد که باعث تغییر در جریان اسپین شد. این کار باعث تغییر در ولتاژ اندازه گیری شده در طول نوار پلاتین شد. با اندازه گیری چگونگی تغییر ولتاژ ناشی از تغییر جهت مغناطیسی، محققان توانستند ردی از اثر نرنست اسپینی را پیدا کنند.

سباستین گوننواین (Sebastian Goennenwein)، فیزیکدان دانشگاه صنعتی درسدن و یکی از نویسندگان این مطالعه گفت: این پدیده تازه کشف شده تنها یکی از مجموعه اثرات اسپین (حرکت الکترون به دور خود) است که پیش از این مشاهده نشده بودند و اسپین نرنست، آخرین قطعه گم شده در این پازل بود.

این اثر و هم گروهان آن – با اسامی مانند اثر اسپین هال (spin Hall)، اثر اسپین سی بک (spin Seebeck) و اثر اسپین پلتیر (spin Peltier) – به دانشمندان اجازه می دهند که جریانی از اسپین های الکترون یا جریان های اسپین را ایجاد کنند.

چنین مطالعه ای می تواند منجر به توسعه گجت های الکترونی کوچک تر و کارآمدتر شود که از اسپین های الکترونی برای ذخیره و انتقال اطلاعات به جای شارژ الکتریکی – روشی موسوم به اسپینترونیک (spintronic) – استفاده می کنند.  

نتایج این مطالعه در شماره اخیر مجله Nature Materials منتشر شد.

 

 

مترجم: معصومه سوهانی

منبع: sciencenews

No tags for this post.