مارپیچ‌های مغناطیسی نانو، دروازه‌ای به آینده اسپین‌ترونیک
مارپیچ‌های مغناطیسی نانو، دروازه‌ای به آینده اسپین‌ترونیک
پژوهشگران موفق به ساخت نانومارپیچ‌های مغناطیسی شده‌اند که می‌توانند اسپین الکترون‌ها را با دقت بالا و در دمای اتاق کنترل کنند، این فناوری می‌تواند راه را برای دستگاه‌های اسپین‌ترونیک کم‌مصرف و مقیاس‌پذیر باز کند.
به گزارش خبرگزاری ایمنا و به نقل از دانشگاه کره، فناوری اسپین‌ترونیک، رویکردی نوین در پردازش اطلاعات است که به جای جریان بار الکتریکی از تکانه زاویه‌ای ذاتی الکترون‌ها یا «اسپین» استفاده می‌کند و وعده سرعت بیشتر و مصرف انرژی کمتر را برای حافظه و محاسبات فراهم می‌آورد، یکی از چالش‌های اصلی این حوزه، توسعه موادی است که بتوانند جهت اسپین الکترون را با دقت کنترل کنند.
در پژوهشی پیشگامانه، یانگ کیون کیم از دانشگاه کره و کی ته نام از دانشگاه ملی سئول موفق به ساخت نانومارپیچ‌های مغناطیسی شدند که می‌توانند اسپین الکترون‌ها را در دمای اتاق فیلتر کنند، نتایج این پژوهش در نشریه Science منتشر شده است.
کیم توضیح داد «این نانومارپیچ‌ها با ترکیبی از چیرالیتی ساختاری و فرو مغناطیس ذاتی، بیش از ۸۰ درصد اسپین‌ها را تنها با شکل و ویژگی مغناطیسی خود پالایش می‌کنند، بدون نیاز به مدارهای پیچیده یا سردسازی ویژه.»
این نانومارپیچ‌ها با کنترل الکتروشیمیایی فرآیند بلورگیری فلز و افزودن مقادیر جزئی مولکول‌های ارگانیک چیرال، همچون سینچونین و سینچونیدین، ساخته شدند تا جهت مارپیچ‌ها (چپ یا راست) به‌طور دقیق برنامه‌ریزی شود. آزمایش‌ها نشان داد نانومارپیچ‌های راست‌گرد، جهت مشخصی از اسپین را عبور می‌دهند و جهت مخالف مسدود می‌شود؛ اتفاقی که برای نخستین بار در ساختارهای سه‌بعدی غیرآلی مشاهده شد.
نام افزود «کنترل چیرالیتی در مواد غیرآلی و فلزات در مقیاس نانو بسیار دشوار است، این‌که بتوانیم جهت مارپیچ‌ها را تنها با افزودن مولکول‌های چیرال برنامه‌ریزی کنیم، یک جهش مهم در شیمی مواد محسوب می‌شود.»
پژوهشگران همچنین روش ارزیابی چیرالیتی مبتنی بر نیروی محرکه الکتریکی (EMF) را توسعه دادند و نشان دادند مارپیچ‌های چپ و راست سیگنال‌های متضاد تولید می‌کنند که تأییدی دقیق بر چیرال بودن ماده است، علاوه بر این، خاصیت مغناطیسی نانومارپیچ‌ها امکان انتقال اسپین در فواصل طولانی را بدون افت عملکرد فراهم می‌کند و برای اولین بار جریان اسپین نامتقارن در یک ساختار به‌نسبت ماکرو مشاهده شد.
کیم در پایان خاطرنشان کرد «این سیستم می‌تواند به عنوان سکوی نوینی برای اسپین‌ترونیک چیرال و طراحی ساختارهای مغناطیسی مارپیچی مورد استفاده قرار گیرد.» این فناوری، تلفیقی قدرتمند از هندسه، مغناطیس و انتقال اسپین از مواد غیرآلی قابل مقیاس‌پذیر است و مسیر تولید دستگاه‌های کم‌مصرف و کاربردی اسپین‌ترونیک را هموار می‌کند.
منبع | ایمنا
