Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Et sjø av spinnelektroner

Anonim

Bilde to fiskeskoler svømmer med klokken og mot klokka. Det er nok å få hodet til å spinne, og nå har forskere ved Rutgers University-New Brunswick og University of Florida oppdaget "chiral spin-modus" - et hav av elektroner som spinner i motsatte sirkler.

annonse


"Vi oppdaget en ny kollektiv spinnmodus som kan brukes til å transportere energi eller informasjon med svært lite energiutslipp, og det kan være en plattform for bygging av nye elektroniske enheter som datamaskiner og prosessorer, " sa Girsh Blumberg, seniorforfatter av studien og professor i Institutt for fysikk og astronomi i Rutgers 'skole for kunst og vitenskap.

Kollektivt chirale spinnmodi er formerende bølger av elektronspinn som ikke bærer en ladestrøm, men endrer "spinnende" retninger av elektroner. "Chiral" refererer til enheter, som dine høyre og venstre hender, som er like, men asymmetriske og kan ikke legges over på deres speilbilde.

Studien, ledet av Hsiang-Hsi (Sean) Kung, en kandidatstudent i Blumbergs Rutgers Laser Spectroscopy Lab, ble publisert i Physical Review Letters . Kung brukte et skreddersydd, ultrafølsomt spektrometer for å studere en prototypisk 3D-topologisk isolator. En mikroskopisk teoretisk modell som forutsier energi- og temperaturutviklingen av den chirale spinnmodus ble utviklet av Saurabh Maiti og professor Dmitrii Maslov ved University of Florida, som sterkt underbygger eksperimentell observasjon.

I et vakuum er elektroner enkle, kjedelige elementære partikler. Men i faststoffer, kan den kollektive oppførselen til mange elektroner som interagerer med hverandre og den underliggende plattformen føre til fenomener som fører til nye applikasjoner i superledningsevne, magnetisme og piezoelektrisitet (spenning generert via materialer under trykk) for å nevne noen få. Kondensert materiellvitenskap, som fokuserer på faste stoffer, væsker og andre konsentrerte former for materie, forsøker å avsløre nye fenomener i nye materialer.

Silisiumbasert elektronikk, som dataplisjer og datamaskiner, er en av de viktigste oppfinnelsene i menneskets historie. Men silisium fører til betydelig energitap når det skaleres ned. Et alternativ er å utnytte spinnene til elektroner for å transportere informasjon gjennom ekstremt tynne ledninger, som i teorien vil redusere energitap.

Den nylig oppdagede "chiral spin-modusen" stammer fra havet av elektroner på overflaten av "3D-topologiske isolatorer". Disse spesielle isolatorene har ikke-magnetisk isolerende materiale med robuste metalliske overflater, og elektronene er begrenset, slik at de bare beveger seg på 2D-overflater.

Viktigst er at elektronens spinnakser er nivå og vinkelrett på deres hastighet. Chiral spin-modi oppstår naturlig fra overflaten av slike isolerende materialer, men de ble aldri observert før på grunn av krystallinske defekter. Den eksperimentelle observasjonen i den nåværende studien ble gjort mulig etter utviklingen av ultra-rene krystaller av Rutgers doktorgradsstudent Xueyun Wang og styreformann Professor Sang-Wook Cheong i Rutgers Center for Emergent Materials.

Oppdagelsen baner nye baner for å bygge neste generasjons lavt-tap elektroniske enheter.

Forskningen ved Rutgers ble finansiert av National Science Foundation.

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av Rutgers University . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. H.-H. Kung, S. Maiti, X. Wang, S.-W. Cheong, D. L. Maslov, G. Blumberg. Chiral Spin Modus på overflaten av en topologisk isolator . Fysisk gjennomgangstavler, 2017; 119 (13) DOI: 10.1103 / PhysRevLett.119.136802