Purdue Üniversitesi'nden araştırmacılar, elektronik cihazları ve hesaplamayı değiştirme potansiyeline sahip spintronik alanında büyük atılımlar yaptılar.
Normal elektronikler, bilgileri kodlamak için bir elektronun yükünü kullanır; spintronik cihazlar aynı şeyi elde etmek için bir elektronun dönüşünü kullanır.
Bir elektronun bu içsel özelliğini kullanmak, çok daha az güç kullanan yüksek güçlü cihazlar yapma potansiyeline sahiptir. Bununla birlikte, araştırma alanı çok yenidir ve çözülmesi gereken bazı temel temel bilgi zorlukları vardır.
Yeni araştırma hassas test alanı geliştirir
Parçacık etkileşimlerini açıp kapatabilen yeni bir kuantum sistemleri test zemininin geliştirilmesi sayesinde bu yanıtlara bir adım daha yaklaştık.
Bu yeni test alanı, araştırmacıların spin bilgileri üzerindeki kontrollerini geliştirmelerine yardımcı olacaktır. Dönme akımı olarak bilinen spinli parçacıklar tarafından taşınan sinyalin zamanla nasıl bozunduğuyla ilgili alandaki en acil sorulardan birini yanıtlamaya yardımcı olacaktır.
"Spintronics'i çalıştırmamız ve bunları incelememiz için ihtiyacımız olan sinyal bozulabilir. Purdue Üniversitesi'nde elektrik ve bilgisayar mühendisliği yüksek lisans öğrencisi olan Chuan-Hsun Li, bir arama yapmak için iyi bir cep telefonu hizmeti istediğimiz gibi, bu sinyalin güçlü olmasını istiyoruz ”dedi.
"Dönme akımı azaldığında, sinyali kaybediyoruz."
Spin bozunma bilgi temel
Elektronlar çevrelerindeki her şeyle etkileşime girerler ve kendi içlerinde farklı özellikler gösterirler. Bir parçacığın spini ve momentumu arasındaki etkileşim spin-yörünge bağlaşımı olarak bilinir.
Yeni araştırma, spin-yörünge eşleşmesinin ve diğer parçacıklarla etkileşimlerin, Bose-Einstein kondensatı (BEC) adı verilen bir kuantum sıvısında spin bozunmasını çarpıcı bir şekilde artırabileceğini gösteriyor.
Li, "İnsanlar spin oluşumunu manipüle etmek istiyor, böylece bilgiyi kodlamak için kullanabiliriz ve bunu yapmanın bir yolu da spin-orbit kuplajı gibi fiziksel mekanizmaları kullanmaktır" dedi.
"Ancak bu, spin bilgilerinin kaybı gibi bazı dezavantajlara yol açabilir." Son araştırma, Yong Chen Purdue Üniversitesi'nde fizik ve astronomi ve elektrik ve bilgisayar mühendisliği profesörü tarafından tamamlandı.
Chen ve ekibi, BEC'ler için mini parçacık çarpıştırıcısı olarak tanımlanabilecek bir cihaz yarattı. Cihaz, bir vakum odası içindeki Rubidyum-87 atomlarını mutlak sıfıra soğutmak için lazerler kullanır. Bu koşullar altında, atomlar bir BEC haline gelir. Bu, maddenin beş halinin en soğuk ve en tuhafıdır.
Bu kuantum durumunda atomlar, soğudukça, üst üste gelmeye ve bireyler gibi davranmayı bıraktıklarından, dalga benzeri özellikler sergilemeye başlarlar. Teknik olarak bir gaz olmasa da, BEC durumunu bir gaz olarak hayal etmek daha kolaydır.
Fizikçiler, duruma halk arasında kuantum sıvısı veya kuantum gazı diyorlar. Mini çarpıştırıcının içinde Chen, birbirine zıt dönüşlerle iki BEC gönderdi. Tıpkı iki farklı gazın çarptıklarında, birbirlerine kısmen girdikleri ve bir spin akımı verdikleri gibi.
Kontrollü test, daha fazla araştırmaya açık kapıları zemin
“İki yoğuşma suyunu çarpıştırdığınızda çok sayıda büyüleyici olay meydana gelir. Başlangıçta süper akışkandırlar, ancak çarpıştıklarında sürtünmenin bir kısmı onları termal gaza çevirebilir ”dedi Chen.
"Her parametreyi kontrol edebildiğimiz için, bu tür çarpışmaları incelemek için gerçekten verimli bir sistem bu."
Bu kurulumu kullanarak bilim insanı, spin-orbit kuplajını açıp kapatabilir, bu da spin akımı bozunması üzerindeki etkilerini tam olarak incelemelerine izin verir.
Chen, daha gelişmiş spintronik cihazlara yol açacak spin taşıma ve kuantum dinamiklerinin temellerini daha iyi anlamaya devam etmek için deneysel test alanlarını ve bozonik spin akımlarını kullanmaya devam edebileceklerini umuyor.