De beweging van elektronen kan een significant grotere invloed hebben op spintronische effecten dan eerder werd aangenomen. Deze ontdekking is gedaan door een internationaal team van onderzoekers onder leiding van natuurkundigen van de Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU). Tot nu, een berekening van deze effecten duurde, bovenal, rekening houden met de spin van elektronen. De studie werd gepubliceerd in het tijdschrift Fysiek beoordelingsonderzoek en biedt een nieuwe benadering bij het ontwikkelen van spintronische componenten.

Veel technische apparaten zijn gebaseerd op conventionele halfgeleiderelektronica. Laadstromen worden gebruikt om informatie in deze componenten op te slaan en te verwerken. Echter, deze elektrische stroom genereert warmte en energie gaat verloren. Om dit probleem te omzeilen, spintronica gebruikt een fundamentele eigenschap van elektronen die bekend staat als spin. "Dit is een intrinsiek impulsmoment, die kan worden voorgesteld als een roterende beweging van het elektron rond zijn eigen as, " legt Dr. Annika Johansson uit, een fysicus bij MLU. De spin is gekoppeld aan een magnetisch moment dat, naast de lading van de elektronen, kunnen worden gebruikt in een nieuwe generatie snelle en energiezuinige componenten.

Om dit te bereiken is een efficiënte omzetting tussen ladings- en spinstromen nodig. Deze omzetting wordt mogelijk gemaakt door het Edelstein-effect:door het aanleggen van een elektrisch veld, in een van oorsprong niet-magnetisch materiaal wordt een laadstroom opgewekt. In aanvulling, de elektronspins worden uitgelijnd, en het materiaal wordt magnetisch. "Eerdere artikelen over het Edelstein-effect waren voornamelijk gericht op hoe elektronenspin bijdraagt ​​aan magnetisatie, maar elektronen kunnen ook een orbitaal moment dragen dat ook bijdraagt ​​aan magnetisatie. Als de spin de intrinsieke rotatie van het elektron is, dan is het orbitale moment de beweging rond de kern van het atoom, " zegt Johansson. Dit is vergelijkbaar met de aarde, die zowel om zijn eigen as als om de zon draait. zoals draaien, dit orbitale moment genereert een magnetisch moment.

In deze laatste studie de onderzoekers gebruikten simulaties om de interface te onderzoeken tussen twee oxidematerialen die vaak worden gebruikt in spintronica. "Hoewel beide materialen isolatoren zijn, er is een metallisch elektronengas aanwezig op hun grensvlak dat bekend staat om zijn efficiënte lading-naar-spin-conversie, ", zegt Johansson. Het team hield ook rekening met het orbitale moment in de berekening van het Edelstein-effect en ontdekte dat zijn bijdrage aan het Edelstein-effect minstens één orde van grootte groter is dan die van spin. Deze bevindingen zouden kunnen helpen om de efficiëntie van spintronic te verhogen componenten.