Nahradí spintronika dnešní polovodiče?

Synchronizovat spin elektronů a nabídnout přímé zobrazení perzistentní spinové spirály (persistent spin helix) v polovodiči dokázali vědci IBM Research a laboratoří pevných látek ETH v Curychu.

Nahradí spintronika dnešní polovodiče?


Tento objev by mohl vést ke vzniku nové třídy magnetických polovodičů, které by našly využití v energeticky úspornějších elektronických zařízeních.

Až doteď nebylo jasné, zda spin elektron disponuje schopností zachovávat kódované informace dostatečně dlouhou dobu před začátkem rotace. Experti však zjistili, že synchronizace elektronů prodlužuje dobu života spinu elektronu třicetkrát – na 1,1 nanosekundy, tedy na stejnou dobu, jakou je takt existujících procesorů o frekvenci 1 GHz.

Proti očekávání, kdy se spiny náhodně otáčejí a rychle ztrácejí svou původní orientaci, bylo poprvé pozorováno, jak se spiny úhledně řadí do pravidelných pruhovaných vzorů, tzv. perzistentní spinové spirály. Elektrony se ve svém spinu pohybují v polovodiči o desítky mikrometrů. Jejich orientace se přitom synchronně otáčí podél dráhy, podobně jako třeba při tanci valčíku.

K synchronizaci pohybů spinu dochází díky pečlivě připravené spin-orbitální interakci, což je fyzikální mechanismus spojující spin elektronu s jeho pohybem.

Nový objev nejenže poskytne vědcům nebývalou kontrolu nad magnetickým pohybem uvnitř přístroje, ale rovněž otevírá nové možnosti pro výrobu energeticky úspornějších elektronických zařízení.

Rozměry současných polovodičů se zmenšují, a to do té míry, že tok elektronů již nelze kontrolovat.  Právě tento problém může vyřešit spintronika tím, že namísto náboje elektronů bude kontrolovat jejich spin. Velkým úkolem ale stále zůstává převést spintroniku z laboratoře do světa elektroniky.

V současné době probíhá řada experimentů při velmi nízkých teplotách, kdy spiny elektronů jen velmi málo interagují s okolím – v případě tohoto konkrétního pokusu pracovali vědci při teplotě 40 Kelvinů (-233 °C).

Úvodní foto: © Edelweiss - Fotolia.com



Vyšlo v Computerworldu 14/2012
Celé toto vydání lze zkoupit elektronicky








Komentáře