Een tussenlaag bestaande uit enkele atomen helpt het transport van spinstromen van het ene materiaal naar het andere te verbeteren. Tot nu toe gaat dit proces gepaard met aanzienlijke verliezen. Een team van de Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU), het Max Planck Institute (MPI) for Microstructure Physics en de Freie Universität Berlin rapporteert in het ACS wetenschappelijke tijdschrift Nano Letters hoe dit kan worden vermeden. De onderzoekers demonstreren daarmee belangrijke nieuwe inzichten die relevant zijn voor veel spintronische toepassingen, waaronder de energiezuinige en ultrasnelle opslagtechnologieën van de toekomst.

In moderne micro-elektronica wordt de lading van elektronen gebruikt om informatie over te dragen in elektronische componenten, mobiele telefoons en opslagmedia. Het ladingstransport vereist relatief veel energie en genereert warmte. Spintronics zou een energiebesparend alternatief kunnen bieden. Het basisidee is om spin te gebruiken in informatieverwerking. Spin is het intrinsieke impulsmoment van de elektronen dat een magnetisch moment creëert. Dit genereert het magnetisme dat uiteindelijk zal worden gebruikt om informatie te verwerken.

In spintronica moeten spinstromen ook van het ene materiaal naar het andere worden overgebracht. "In veel gevallen is het spintransport over interfaces een zeer verliesgevend proces", legt natuurkundige professor Georg Woltersdorf van MLU uit, die het onderzoek leidde. Het team zocht naar een manier om deze verliezen te beperken door een aanpak te gebruiken die in eerste instantie nogal tegenstrijdig klinkt:ze integreerden een isolerende barrière tussen de twee materialen.

"We hebben de isolator op atomair niveau ontworpen zodat deze metaalachtig werd en de spinstromen kon geleiden. Hierdoor konden we het spintransport aanzienlijk verbeteren en de grensvlakeigenschappen optimaliseren", vat Woltersdorf het proces samen. De materiaalmonsters werden geproduceerd bij het Max Planck Institute for Microstructure Physics. Het onverwachte effect werd ontdekt door metingen van spintransport uitgevoerd bij MLU en de Freie Universität Berlin. Het team levert ook de theoretische basis voor de nieuwe ontdekking. Volgens Woltersdorf kan dit worden beschreven met relatief eenvoudige modellen zonder spin-baankoppeling.

De resultaten zijn zeer relevant voor veel spintronische toepassingen. Ze kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt om spintronische terahertz-stralers te verbeteren. Terahertzstraling wordt niet alleen toegepast in onderzoek, maar ook in hoogfrequente elektronica, medicijnen, materiaaltesten en communicatietechnologie. + Verder verkennen

Natuurkundigen laten zien hoe frequenties gemakkelijk kunnen worden vermenigvuldigd zonder speciale schakelingen