Wetenschappers van het Tokyo Institute of Technology hebben nieuwe quasi-1-D-materialen voorgesteld voor mogelijke spintronische toepassingen, een opkomende technologie die gebruik maakt van de spin van elektronen. Ze voerden simulaties uit om de spin-eigenschappen van deze materialen aan te tonen en legden de mechanismen achter hun gedrag uit.

Conventionele elektronica is gebaseerd op de beweging van elektronen en betreft vooral hun elektrische lading. Echter, moderne elektronica nadert de fysieke limieten voor voortdurende verbeteringen. Maar elektronen hebben nog een andere intrinsieke kwantumfysische eigenschap genaamd "spin, " wat kan worden geïnterpreteerd als een soort impulsmoment en zowel "omhoog" als "omlaag" kan zijn. Terwijl conventionele elektronische apparaten geen verband houden met elektronenspin, spintronica is een vakgebied waarin de spin van de geleidende elektronen cruciaal is. Serieuze prestatieverbeteringen en nieuwe toepassingen kunnen worden bereikt door middel van spinstromen.

Onderzoekers proberen nog steeds handige manieren te vinden om spinstromen te genereren via materiaalstructuren die elektronen met gewenste spin-eigenschappen bezitten. Het Rashba-Bychkov-effect (of gewoon Rashba-effect), waarbij de symmetrie van spin-up en spin-down elektronen wordt verbroken, zou voor dit doel kunnen worden misbruikt. Universitair hoofddocent Yoshihiro Gohda van het Tokyo Institute of Technology en zijn collega hebben een nieuw mechanisme voorgesteld om een ​​spinstroom te genereren zonder energieverlies uit een reeks simulaties voor nieuwe bismut-geadsorbeerde op indium gebaseerde quasi-1-D-materialen die een gigantisch Rashba-effect vertonen . "Ons mechanisme is geschikt voor spintronische toepassingen, met het voordeel dat er geen extern magnetisch veld nodig is om niet-dissipatieve spinstroom te genereren, " legt Gohda uit. Dit voordeel zou potentiële spintronische apparaten vereenvoudigen en zou verdere miniaturisatie mogelijk maken.

De onderzoekers voerden simulaties uit op basis van deze materialen om aan te tonen dat hun Rashba-effect groot kan zijn en slechts een bepaalde spanning vereist om spinstromen te genereren. Door de Rashba-eigenschappen van meerdere variaties van deze materialen te vergelijken, ze boden verklaringen voor de waargenomen verschillen in spin-eigenschappen van de materialen en een gids voor verdere verkenning van materialen.

Dit soort onderzoek is erg belangrijk omdat er radicaal nieuwe technologieën nodig zijn als we elektronische apparaten verder willen verbeteren en hun huidige fysieke limieten willen overschrijden. "Onze studie zou belangrijk moeten zijn voor energiezuinige spintronische toepassingen en het stimuleren van verdere verkenning van verschillende 1-D Rashba-systemen, " concludeert Gohda. Van snellere herinneringen tot kwantumcomputers, de voordelen van een beter begrip en gebruik van Rashba-systemen zullen zeker enorme implicaties hebben.