Onderzoekers van het Tokyo Institute of Technology en Nippon Telegraph and Telephone Corporation hebben een "spin-resolved oscilloscoop" ontwikkeld. Dit apparaat is een basismeetinstrument voor plasmonics en spintronica, die sleuteltechnologieën zijn voor toekomstige elektronische toepassingen. De koppeling van licht en elektronische ladingen in plasmonics zal de weg vrijmaken voor ultrasnelle informatieverwerking, overwegende dat spintronica technologie met een laag energieverbruik zal bieden in een sterk op informatie gerichte samenleving. De spin-opgeloste oscilloscoop pioniert toekomstige "spin-plasmonics, " waar ultrasnelle apparaten met een laag energieverbruik zullen worden bereikt.

Een elektron heeft lading en spin, en zowel de ladings- als spindichtheidsexcitaties in een elektronisch systeem kunnen worden gebruikt bij informatieverwerking. De dynamiek van ladingsdichtheidsgolven is onderzocht in plasmonica, en die van spindichtheidsgolven is bestudeerd op het gebied van spintronica. Echter, minder inspanning is besteed aan het combineren van deze twee technologieën en aan de ontwikkeling van de verwachte ultrasnelle en energiezuinige apparaten. Daten, een belangrijk obstakel voor de promotie van dit onderzoeksgebied is het ontbreken van een meetinstrument dat gevoelig is voor zowel lading als spin.

In hun recente krant gepubliceerd in Natuurfysica , Dr. Masayuki Hashisaka van Tokyo Tech en collega's rapporteerden een "spin-resolved oscilloscoop" waarmee de golfvormen van zowel ladings- als spinsignalen in elektronische apparaten kunnen worden gemeten. Een oscilloscoop is een basismeetinstrument dat wordt gebruikt in de elektronica; echter, conventionele oscilloscopen vergemakkelijken niet zowel ladings- als spinmeting.

Het "ladingssignaal" is de totale lading van de spin-up en -down elektronendichtheden. Verder, het "spinsignaal" is het verschil tussen de spin-up en -down elektronendichtheden. Beide signalen die in een halfgeleiderapparaat reizen, kunnen worden gedetecteerd door de spin-opgeloste oscilloscoop, die is samengesteld uit een spinfilter en tijdopgeloste ladingsdetectoren op nanometerschaal. Het spinfilter scheidt de spin-up en -down elektronen, terwijl de in de tijd opgeloste ladingsdetector de golfvormen van de ladingsdichtheidsgolven meet. Door deze spintronische en plasmonische apparaten te combineren, de spin-opgeloste oscilloscoop is gevestigd.

Met behulp van deze spin-opgeloste oscilloscoop, Hashisaka en collega's demonstreerden golfvormmetingen van golfpakketten met lading en spindichtheid in een halfgeleiderapparaat. Ze slaagden erin om het spin-lading-scheidingsproces te observeren in een eendimensionaal (1D) elektronisch systeem dat bestaat uit quantum Hall-randkanalen, wat een prototypisch systeem is voor het onderzoek van 1D-elektronendynamica. Dit was het eerste experiment waarin een enkele spin-lading-scheiding golfvormmeting een schatting van alle relevante systeemparameters mogelijk maakte. Verder, deze waarneming manifesteert niet alleen het nut van de spin-opgeloste oscilloscoop, maar ook de mogelijkheid om nieuwe plasmonische en spintronische apparaten te ontwikkelen op basis van 1D halfgeleidermaterialen.

De spin-opgeloste oscilloscoop zal onderzoek in zowel plasmonica als spintronica bevorderen; bijvoorbeeld, dit apparaat zal helpen bij het bestuderen van elektronendynamica in verschillende 1D-systemen. In aanvulling, de spin-opgeloste oscilloscoop zal de weg vrijmaken voor toekomstige "spin-plasmonics, " waar apparaten met ultrahoge snelheid en een laag energieverbruik zullen worden bereikt.