Spin is een soort impulsmoment dat intrinsiek is aan deeltjes, ruwweg sprekend alsof ze zichzelf omdraaiden. Deeltjes kunnen hun spin uitwisselen, en op deze manier kunnen spinstromen in een materiaal worden gevormd. Door jarenlang onderzoek, wetenschappers hebben geleerd om dergelijke spinstromen op een analoge manier te regelen, zodat ze de stroom van elektronen kunnen regelen, de basis van een gebied van fysica dat bekend staat als spintronica.

De studie van het effect van sterke interacties in kwantumsystemen is bijzonder uitdagend. Echter, het is algemeen bekend dat sterke interactie tussen kwantumdeeltjes de eigenschappen van een systeem volledig kan veranderen, het maken, bijvoorbeeld, ferromagnetisch, supergeleidend, enz. Sterke interacties in spinsystemen kunnen ook zorgen voor het genereren van interessante transporteigenschappen in een materiaal.

Onderzoekers van de Singapore University of Technology and Design (SUTD), University Insubria en Universidade Federal de Minas Gerais rapporteren een nieuwe benadering voor het beheersen van spinstromen op basis van sterke spin-spin-interacties, wat resulteert in diodes voor spinstroom met een gigantische gelijkrichting. In dit werk, de onderzoekers toonden analytisch en via geavanceerde numerieke simulaties aan dat als de interacties sterker zijn dan een bepaalde grootte, het systeem kan drastisch veranderen en wordt een isolator, voorkomen dat er stromen gaan stromen. interessant, deze drastische verandering in isolerend gedrag treedt alleen op wanneer wordt geprobeerd de stroom in één richting op te leggen. Wanneer u een spinstroom in de tegenovergestelde richting probeert aan te drijven, de stroming is mogelijk en het systeem is geen isolator.

Deze voorspellingen kunnen leiden tot aanzienlijke vooruitgang in de materiaalwetenschap, en op basis van dit principe zouden nieuwe apparaten kunnen worden gebouwd. De onderzoekers stellen experimenten voor met atomen nabij het absolute nulpunt of met structuren gemaakt van enkele atomen die zorgvuldig op oppervlakken zijn afgezet.

SUTD-assistent-professor D. Poletti, die het onderzoek leidde, zegt, "Dit is een zeer interessant effect dat we zijn tegengekomen. Veel interessantere fysica moet nog worden ontdekt in sterk op elkaar inwerkende spintronische systemen, en dit kan leiden tot de creatie van nieuwe technologieën." Dit onderzoekswerk is onlangs gepubliceerd in het gerenommeerde Amerikaanse tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven .