Spintronica is een zich snel ontwikkelend vakgebied in de natuurkunde en techniek dat de mogelijkheden onderzoekt van het gebruik van de spin van elektronen voor informatieverwerking en -opslag. Een van de belangrijkste uitdagingen in de spintronica is het vinden van materialen die spins efficiënt over lange afstanden kunnen transporteren.

Bij een recente doorbraak hebben onderzoekers van de Universiteit van Californië, Berkeley, ontdekt dat een atomair dunne isolator genaamd hexagonaal boornitride (h-BN) spins met een hoog rendement kan transporteren. Deze bevinding zou de weg kunnen vrijmaken voor nieuwe spintronische apparaten die sneller en energiezuiniger zijn dan de huidige technologieën.

Eerdere studies hebben aangetoond dat h-BN een uitstekende warmtegeleider is, maar het vermogen ervan om spins te transporteren was niet bekend. De Berkeley-onderzoekers gebruikten een techniek genaamd spin-gepolariseerde scanning tunneling microscopie om de spintransporteigenschappen van h-BN te meten. Ze ontdekten dat h-BN spins kan transporteren met een efficiëntie van bijna 100%, wat aanzienlijk hoger is dan andere materialen die zijn onderzocht voor spintransport.

De onderzoekers zijn van mening dat de hoge spintransportefficiëntie van h-BN te danken is aan de unieke elektronische structuur. h-BN is een gelaagd materiaal en de lagen worden bij elkaar gehouden door zwakke van der Waals-krachten. Hierdoor kunnen de lagen langs elkaar glijden, waardoor het aantal defecten dat het spintransport kan belemmeren, wordt verminderd.

De ontdekking dat h-BN spins met een hoog rendement kan transporteren, zou een grote impact kunnen hebben op de ontwikkeling van spintronica-apparaten. Er wordt voorspeld dat Spintronica-apparaten sneller, energiezuiniger en betrouwbaarder zijn dan traditionele elektronische apparaten. Ze kunnen worden gebruikt voor een verscheidenheid aan toepassingen, waaronder high-speed computing, gegevensopslag en het oogsten van energie.

Het onderzoeksteam van de Universiteit van Californië, Berkeley, blijft de spintransporteigenschappen van h-BN en andere materialen bestuderen. Ze hopen nieuwe materialen te ontwikkelen die spins nog efficiënter kunnen transporteren, wat nieuwe mogelijkheden zou openen voor spintronica-apparaten.