В какой-то момент спинтроника может стать модным словом, которое станет такой же частью нашего словаря, как и электроника. Идея состоит в том, чтобы использовать угловой момент (спин) электрона вместо электрического заряда. Исследователи всего мира преследовали эту цель уже много лет.
Spintronics обещает множество приложений для хранения и обработки информации и может повысить энергоэффективность электронных устройств. Важным условием является эффективное управление и детектирование электронных спинов.
Команда физиков вокруг профессора Кристиана Шоненбергера и доктора. Андреас Баумгартнер из Швейцарского института нанонаук и факультета физики Базельского университета разработал новую технику спинтроники в полупроводниковых устройствах.
Также были задействованы исследователи из Instituto Nanoscienze-CNR в Пизе.
Наномагнетики – ключ к успеху
Для этого ученые формируют два небольших полупроводниковых острова (квантовые точки) друг за другом на нанопроволоке и создают магнитные поля в квантовых точках с помощью наномагнетиков.
Используя внешнее поле, они могут управлять этими магнитами индивидуально и, таким образом, могут определять, позволяет ли квантовая точка проходить электронам со спином, направленным вверх (вверх) или вниз (вниз). Когда две квантовые точки соединены последовательно, ток течет, только если обе установлены на «вверх» или обе на «вниз»."В идеале ток не течет, если они ориентированы в противоположных направлениях.
Арунав Бордолой, первый автор публикации и аспирант в группе Шоненбергера, обнаружил, что этот метод дает спиновую поляризацию, близкую к теоретическому максимуму. «С помощью этой техники мы можем выбрать, разрешено ли одному электрону в заданном спиновом состоянии входить или выходить из квантовой системы – с эффективностью, намного большей, чем в обычных спиновых клапанах», – говорит он.
«В последние годы исследователи во всем мире обнаружили, что создание спиновых клапанов, полезных для нано- и квантово-электронных устройств, является непростой задачей», – говорит д-р. Андреас Баумгартнер, курирующий проект. "Теперь нам удалось создать один."
Изучение новых явлений
Физикам также удалось показать, что магнитные поля локализованы в определенных местах нанопроволоки. «Таким образом, этот метод должен позволить нам изучать спиновые свойства новых явлений, обычно слишком чувствительных к магнитным полям, таких как новые состояния на концах специальных сверхпроводников», – комментирует доктор.
Баумгартнер.
Этот новый подход к спинтронике должен теперь позволить прямые измерения спиновых корреляций и спиновой запутанности и пролить новый свет на многие старые и новые физические явления.
В будущем эта концепция может даже оказаться полезной в стремлении использовать спины электронов в качестве наименьшей информационной единицы (квантового бита) в квантовом компьютере.