In de laatste twee decennia, een nieuw gebied op het snijvlak van halfgeleiderfysica, elektronica en kwantummechanica wint aan populariteit onder theoretische natuurkundigen en onderzoekers. Dit nieuwe vakgebied heet spintronica, en een van zijn belangrijkste taken is om te leren hoe de spin van ladingsdragers in bekende halfgeleiderstructuren kan worden gecontroleerd. Er zijn altijd veel theoretische inspanningen nodig voordat een idee zijn belichaming vindt in een echt apparaat, en tot nu toe weegt het theoretische werk aan spintronica zwaarder dan experimenteel onderzoek.

Denis Chomitsky, Universitair hoofddocent theoretische fysica aan de Lobachevsky Universiteit hebben samen met postdoctorale student Ekaterina Lavrukhina in samenwerking met professor Evgeny Sherman van de Universiteit van Baskenland in Bilbao (Spanje) een nieuw model voorgesteld dat het spingedrag van elektronen beschrijft in een halfgeleider nanodraad met een diepe quantum dot (een gebied waar elektronenbeweging wordt beperkt door elektroden), waarbij spingedrag kan worden gestuurd door middel van een periodiek elektrisch veld.

Het is bekend dat het in materialen met sterke spin-orbitale interacties mogelijk is om de elektronenspin te regelen zonder het magnetische veld te veranderen. In plaats daarvan, de regeling kan worden bereikt door een periodiek elektrisch veld aan te leggen op een speciaal geselecteerde frequentie.

Dit fenomeen, elektrische dipoolspinresonantie genoemd, is al geruime tijd bekend, maar de praktische toepassing ervan is nog beperkt en er is behoefte aan dergelijke technologie.

"In het voorgestelde model we hebben de rol verduidelijkt van de continuümtoestanden met energieën 'boven' de kwantumstip, waarheen het elektron onvermijdelijk zijn weg zal vinden of tunnelen onder de werking van een voldoende sterk veld in het proces van resonantie. Het blijkt dat om de spin-flip te versnellen, wat zeer gewenst is in elektronica en spintronica, het is niet nodig om zeer sterke elektrische velden te hebben, omdat in dergelijke velden het elektron te snel in het continuüm tunnelt, en de projectie van zijn spin begint te vervagen met de tijd, waardevolle informatie wegnemen, ", zegt Denis Khomitsky, die de leiding heeft over dit onderzoeksproject aan de Lobachevsky University.

Vandaar, een praktisch belangrijke conclusie:het is noodzakelijk om in dergelijke structuren een optimaal interval van controlevelden te kiezen, waardoor het mogelijk wordt om de elektronenspin snel en "voorzichtig" genoeg om te draaien om de waardevolle informatie niet te verliezen.

Het werk is gepubliceerd in Fysieke beoordeling toegepast .