;
Новости 2 февраля 2022

Химики с помощью спинового вращения добавили новое измерение к кодированию данных

Далее

В большинстве современных технологий данные кодируются как ноль или единица, в зависимости от количества электронов, достигших конденсатора, тогда как в спинтронике данные передаются в соответствии с направлением вращения электронов.

.

В новом исследовании, опубликованном на этой неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences, группа ученых из Университета Дьюка и Института Вейцмана под руководством Майкла Териена, профессора химии Университета Дьюка, сообщили о ключевом достижении в этой области: разработке проводящей системы, которая управляет вращением электронов и передает спиновый ток на большие расстояния без необходимости сверхнизких температур, требуемых типичными спиновыми проводниками.

«Структуры, которые мы представляем здесь, интересны, потому что они определяют новые стратегии для создания спиновых токов большой величины при комнатной температуре», — рассказал один из авторов исследования Чжи-Хунг Ко.

Электроны похожи на волчки. Электроны со спином вверх вращаются по часовой стрелке, тогда как электроны со спином вниз вращаются против. Электроны с противоположными спинами могут занимать один и тот же объем, но если они вращаются в одном направлении, то будут отталкиваться, как магниты одной полярности.

Управляя тем, как электроны вращаются вместе с током, ученые могут кодировать новый слой информации в электрический сигнал.

Вместо того, чтобы просто включать и выключать конденсаторы в бинарном режиме, спинтронные устройства могут также посылать сигналы в соответствии со спином электрона.

«Поскольку вращение может быть как вверх, так и вниз, это часть бинарной информации, которая не собирается в обычных электронных устройствах», — отметил Дэвид Бератан, профессор химии и физики Университета Дьюка и соавтор статьи.

Токи обычных устройств состоят из равного количества электронов со спином вверх и вниз. При комнатной температуре сложно генерировать ток, состоящий в основном из одного спина. Электроны переворачиваются, накладываются друг на друга, выпадают из линии и искажают сигнал.

Ученые смогли разработать стратегию создания молекулярных проводников, которые удерживают электроны на одной линии, гарантируя, что все они вращаются в гармонии и распространяют направление вращения на большие расстояния, позволяя передавать сигналы с высокой точностью при комнатной температуре.

«Все дело в стойкости этой спиновой поляризации. Электроны толкаются, они взаимодействуют с окружающими молекулами, со всем, что может быть поблизости, и это может их перевернуть. Здесь их спиновая ориентация сохраняется на протяжении длительного времени и на больших расстояниях. Они остаются в очереди», — добавил еще один ученый, Дэвид Н. Бератан.

Электроны, которые вращаются в неправильном направлении, могут быть отфильтрованы из системы с помощью особого класса молекул, называемых хиральными молекулами.

Хиральные молекулы — это молекулы, отличающиеся, как понятно из их названия, своей хиральностью. Как наши правая и левая руки, эти молекулы являются зеркальным отражением друг друга. Они могут быть левосторонними или правосторонними, и их левосторонность служит фильтром для электронных спинов. Точно так же, как вас выкинет с беговой дорожки, если вы перестанете идти в правильном направлении, электроны, которые вращаются в направлении, противоположном направлению движения молекулы, отфильтровываются.

В новом молекулярном сверхпроводнике используются специальные хиральные молекулы с лево- или правонаправленной ориентацией для фильтрации электронов и передачи спиновых токов на большие расстояния и при комнатной температуре

Исследователи ранее разработали структуры, называемые молекулярными проводами. Они представляют из себя молекулы, соединенные друг с другом в виде проводов, которые могут очень легко распространять электрические заряды. В новом исследовании команда манипулировала этими молекулярными проводами и добавляла хиральные элементы, получая систему, которая не только передает заряд с очень низким сопротивлением, но и заряды одного и того же спина, заставляя все электроны вращаться одинаково.

«Мы впервые объединили функции распространения заряда и спиновой поляризации в одном молекулярном проводе», — сказал Териен.

Тот факт, что эти молекулярные нити передают спины при комнатной температуре, делает их перспективными для разработки новых технологий.


Читать далее

НАСА предлагает посмотреть фото, которое «Хаббл» снял в ваш день рождения

Посмотрите, как телескоп «Джеймс Уэбб» выглядит с Земли

«ЭпиВакКорона» — пустышка? Кто пострадал, сколько человек ею привиты и что делать уже вакцинированным