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Durchbruch bei Spintronics könnte helfen, leistungsstarke Geräte zu erstellen

Durchbruch bei Spintronics könnte helfen, leistungsstarke Geräte zu erstellen


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Forscher der Purdue University haben große Durchbrüche auf dem Gebiet der Spintronik erzielt, die das Potenzial haben, elektronische Geräte und Computer zu verändern.

Normale Elektronik verwendet die Ladung eines Elektrons, um Informationen zu codieren. Spintronic-Geräte verwenden den Spin eines Elektrons, um dasselbe zu erreichen.

Die Verwendung dieser intrinsischen Eigenschaft eines Elektrons kann zu leistungsstarken Geräten führen, die viel weniger Strom verbrauchen. Der Forschungsbereich ist jedoch sehr neu, und es gibt einige grundlegende Herausforderungen für das Basiswissen, die gelöst werden müssen.

Neue Forschung entwickelt präzises Testgelände

Dank der Entwicklung eines neuen Testgeländes für Quantensysteme, mit dem Teilchenwechselwirkungen ein- und ausgeschaltet werden können, sind wir diesen Antworten einen Schritt näher gekommen.

Dieses neue Testgelände wird Forschern helfen, ihre Kontrolle über Spininformationen zu verbessern. Es wird helfen, eine der dringlichsten Fragen aus dem Bereich zu beantworten, die sich darauf beziehen, wie das von Teilchen mit Spin, bekannt als Spinstrom, übertragene Signal im Laufe der Zeit abfällt.

„Das Signal, das wir brauchen, um die Spintronik zum Funktionieren zu bringen und diese Dinge zu untersuchen, kann verfallen. Genau wie wir möchten, dass ein guter Mobiltelefondienst einen Anruf tätigt, möchten wir, dass dieses Signal stark ist “, sagte Chuan-Hsun Li, ein Doktorand in Elektro- und Computertechnik an der Purdue University.

"Wenn der Spinstrom abnimmt, verlieren wir das Signal."

Spin Decay Wissen grundlegend

Elektronen interagieren mit allem um sie herum und zeigen unterschiedliche Eigenschaften in sich. Die Wechselwirkung zwischen Spin und Impuls eines Teilchens wird als Spin-Bahn-Kopplung bezeichnet.

Die neue Forschung zeigt, dass die Spin-Bahn-Kopplung und Wechselwirkungen mit anderen Partikeln den Spinzerfall in einer Quantenflüssigkeit namens Bose-Einstein-Kondensat (BEC) dramatisch verbessern können.

"Die Leute wollen die Spinbildung manipulieren, damit wir sie zur Codierung von Informationen verwenden können. Eine Möglichkeit, dies zu tun, besteht darin, physikalische Mechanismen wie die Spin-Bahn-Kopplung zu verwenden", sagte Li.

"Dies kann jedoch zu einigen Nachteilen führen, wie zum Beispiel dem Verlust von Spininformationen." Die jüngste Forschung wurde von einem Professor für Physik und Astronomie sowie Elektro- und Computertechnik an der Universität von Purdue, Yong Chen, abgeschlossen.

Chen und sein Team haben ein Gerät entwickelt, das als Mini-Partikel-Collider für BECs bezeichnet werden kann. Das Gerät verwendet Laser, um Rubidium-87-Atome in einer Vakuumkammer auf den absoluten Nullpunkt abzukühlen. Unter diesen Bedingungen werden die Atome zu einem BEC. Dies ist der kälteste und seltsamste der fünf Materiezustände.

In diesem Quantenzustand beginnen Atome wellenartige Eigenschaften zu zeigen, wenn sie kälter werden, beginnen sie sich zu überlappen und hören auf, als Individuen zu wirken. Obwohl es sich technisch gesehen nicht um ein Gas handelt, ist es einfacher, sich den BEC-Zustand als Gas vorzustellen.

Physiker bezeichnen den Zustand umgangssprachlich als Quantenflüssigkeit oder Quantengas. In dem Mini-Collider schickte Chen zwei BECs mit entgegengesetzten Drehungen, die ineinander schlugen. Genau wie zwei verschiedene Gase, wenn sie aufeinander treffen, dringen sie teilweise ineinander ein und liefern einen Spinstrom.

Kontrolliertes Testgelände öffnet Türen für mehr Forschung

„Viele faszinierende Phänomene treten auf, wenn Sie zwei Kondensate kollidieren. Ursprünglich sind sie superfluid, aber wenn sie kollidieren, kann ein Teil der Reibung sie in thermisches Gas verwandeln “, sagte Chen.

"Da wir jeden Parameter steuern können, ist dies ein wirklich effizientes System, um diese Art von Kollisionen zu untersuchen."

Mit diesem Aufbau kann der Wissenschaftler die Spin-Orbit-Kopplung ein- und ausschalten, um die Auswirkungen auf den Spinstromabfall genau zu untersuchen.

Chen hofft, dass sie weiterhin ihr experimentelles Testgelände und ihren bosonischen Spinstrom nutzen können, um die Grundlagen des Spintransports und der Quantendynamik, die zu fortschrittlicheren spintronischen Geräten führen werden, besser zu verstehen.


Schau das Video: Spintronics u0026 computing capacity explained by Stuart Parkin (Juli 2022).


Bemerkungen:

  1. Shann

    Ich denke, dass Sie sich irren. Lass uns diskutieren. Maile mir per PN.

  2. Malara

    Herzlichen Glückwunsch, brillante Idee und zeitnah

  3. Golding

    Sicherlich. Ich stimme allem oben Gesagten zu. Lassen Sie uns versuchen, die Angelegenheit zu diskutieren.



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