(PhysOrg.com) -- Al decennia lang de transistors in radio's, televisies en andere alledaagse voorwerpen hebben gegevens verzonden door de beweging van de lading van het elektron te regelen. Wetenschappers hebben nu ontdekt dat transistors minder energie kunnen verbruiken, genereren minder warmte en werken met hogere snelheden als ze een andere eigenschap van het elektron uitbuiten:zijn spin.

in 1921, wetenschappers ontdekten dat elk elektron spin heeft - een inherent impulsmoment dat ervoor zorgt dat het elektron rond een as beweegt. Vanaf dat moment, onderzoekers over de hele wereld en aan de Ohio University hebben elektronische apparaten ontwikkeld die gegevens in de spin van een elektron inbedden. Het opkomende gebied van spin-elektronica - of spintronica - zou een revolutie teweeg kunnen brengen in geheugenopslagapparaten en kwantumcomputers.

Tot nu, wetenschappers die spin-elektronica ontwikkelen, hebben de spin gecontroleerd door een externe magneet rechtstreeks op de apparaten te bevestigen. Maar nu de vraag naar kleinere transistors toeneemt, het gebruik van een omvangrijke magneet is geen efficiënte of praktische manier om de oriëntatie van de spin van een elektron te manipuleren, zei Sergio Ulloa, hoogleraar natuurkunde en sterrenkunde aan de Universiteit van Ohio.

“De heilige graal in spintronica is om spin aan te pakken met iets anders dan magneten, ’ zei Ulloa. “Een elektrisch veld is draagbaar en gemakkelijk aan en uit te zetten.”

Ulloa en afgestudeerde student Anh Tuan Ngo hielpen bij het oplossen van dit probleem door theoretische modellering te bieden voor een recent experiment dat als eerste de spin van een elektron met succes bestuurde met behulp van puur elektrische velden. Deze bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Natuur Nanotechnologie .

Het team werkte samen met een onderzoeksgroep aan de Universiteit van Cincinnati, onder leiding van Philippe Debray en Marc Cahay. Debray bedacht en ontwierp de experimenten. De berekeningen van de onderzoekers van de Ohio University verklaarden het gedrag van de elektronen in de experimentele omstandigheden van Debray en voorspelden hoe sterk de controle van het elektrische veld over de spin zou zijn.

Hun onderzoek bracht ook een van de belangrijkste voorwaarden van het experiment aan het licht:de kleine verbinding waarlangs de elektronen in het apparaat reizen, moet asymmetrisch zijn.

“Stel je voor dat je door een bos loopt en er zijn bergen aan weerszijden van je. Als aan de ene kant de bergen hoger zijn, u kunt zien in welke richting u loopt, ' zei Ulloa. “Het elektron zal weten dat er asymmetrie is, en zijn spin zal in staat zijn om te vertellen welke kant omhoog is.

Het elektronisch regelen van spin heeft grote gevolgen voor de toekomst van nieuwe apparaten zoals transistors, maar dit experiment is slechts de eerste stap van vele, zei Ulla. De volgende stap zou zijn om het experiment te herwerken, zodat het op een hoger, meer praktische temperatuur die het gebruik van vloeibaar helium niet vereist.

Aangeboden door Ohio University (nieuws:web)