Diagramme schématique de l’absorption du courant de spin à travers les canaux achiraux et chiraux et des propriétés des films minces L-Co, D-Co et M-Co. Crédit : Science Advances (2024). DOI : 10.1126/sciadv.adn3240
Des chercheurs de l’Université d’État de Caroline du Nord et de l’Université de Pittsburgh ont étudié comment l’information sur le spin des électrons, appelée courant de spin pur, se déplace à travers les matériaux chiraux. Ils ont constaté que la direction de l’injection de spin dans le matériau chiral affectait la capacité du matériau chiral à passer à travers. Ces « portes » chirales peuvent être utilisées pour concevoir des dispositifs spintroniques économes en énergie pour le stockage de données, les communications et l’informatique.
Les appareils spintroniques utilisent le spin des électrons, et non leur charge, pour générer du courant et déplacer des informations dans les appareils électroniques.
“L’un des objectifs de la spintronique est de déplacer les informations de spin à travers un matériau sans avoir à déplacer la charge associée, car le déplacement d’une charge nécessite plus d’énergie. C’est pourquoi votre téléphone portable et votre ordinateur chauffent lorsque vous les utilisez pendant une longue période.” a déclaré David Waldeck, professeur de chimie à l’école Kenneth P. Dietrich Arts and Sciences de Pitt et co-auteur de l’article.
Les solides chiraux sont des matériaux qui ne peuvent pas leur être superposés image miroir— Pensez à vos mains gauche et droite, par exemple. Les gants pour gauchers ne conviennent pas à la main droite, et vice versa. La chiralité dans les matériaux spintroniques permet aux chercheurs de contrôler la direction de rotation au sein du matériau.
“Avant que cette recherche ne soit menée, on pensait que la chiralité, ou “chiralité”, d’un matériau était très importante pour déterminer comment et si le spin se déplacerait à travers le matériau”, a déclaré Dali Sun, professeur agrégé de physique et membre du Laboratoire d’électronique organique et carbonée (ORaCEL) de la North Carolina State University et co-auteur de l’ouvrage.
« Et lorsque vous déplacez tous les électrons à travers le matériau, cela reste vrai. Mais nous avons constaté que si vous injectez du spin pur dans un matériau chiral, l’absorption du courant de spin dépend fortement de l’angle entre la polarisation du spin et l’axe chiral ; en d’autres termes, si la polarisation de spin est parallèle ou perpendiculaire à l’axe chiral.
“Nous avons utilisé deux approches différentes, l’excitation de particules micro-ondes et le chauffage laser ultrarapide, pour injecter un spin pur dans les matériaux chiraux choisis dans cette étude, et les deux approches nous ont donné la même conclusion”, a déclaré Jun Liu, professeur agrégé d’ingénierie et de génie mécanique. . génie aérospatialmembre d’ORaCEL à NC State et co-auteur de l’ouvrage.
“Les matériaux chiraux que nous avons choisis sont deux films minces d’oxyde de cobalt chiral, chacun avec des propriétés chirales ou” manuelles “différentes”, a déclaré Liu. “Les films minces d’oxyde de cobalt non chiraux sont couramment utilisés dans l’électronique moderne.”
Lorsque l’équipe a injecté des spins purs alignés perpendiculairement à l’axe chiral du matériau, elle a noté que les spins ne se déplaçaient pas à travers le matériau. Cependant, lorsque le spin pur est aligné parallèlement ou antiparallèlement à l’axe chiral, son absorption, ou sa capacité à traverser le matériau, augmente de 3 000 %.
“Comme le spin ne peut traverser ces matériaux chiraux que dans une seule direction, cela nous permet de concevoir des portes chirales destinées à être utilisées dans les appareils électroniques”, a déclaré Sun. “Et cette recherche remet également en question une partie de ce que nous pensions savoir sur les matériaux chiraux et le spin, ce que nous souhaitons explorer davantage.”
Le travail apparaît dans Science Advances. Rui Sun, chercheur postdoctoral dans l’État de Caroline du Nord, Ziqi Wang, étudiant diplômé de l’État de Caroline du Nord, et Brian Bloom, professeur adjoint de recherche à l’Université de Pittsburgh, sont les co-premiers auteurs.
Informations complémentaires :
Rui Sun et al, Absorption anisotrope colossale des courants de spin induits par la chiralité, Science Advances (2024). DOI : 10.1126/sciadv.adn3240
Préparé par
Université d’État de Caroline du Nord
Citation: Lors de l’injection de spin pur dans des matériaux chiraux, instructions importantes (4 mai 2024) récupérées le 4 mai 2024 sur
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2024-05-04 22:39:47
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