2D-материалы и интерфейсы могут преобразовывать спиновой ток в вихрь зарядного тока

Энергосберегающие устройства спинтроники ближе к реализации благодаря новому механизму, предсказанному физиками RIKEN для преобразования между вихрями электрического тока и спиновым током.

2D-материалы и интерфейсы могут преобразовывать спиновой ток в вихрь зарядного тока

Помимо отрицательного электрического заряда, электрон имеет свойство, известное как спин, которое может принимать одно из двух значений: вверх или вниз. Подобно тому, как заряд электрона используется для обработки информации в электронике, поток вращения можно использовать в развивающейся области спинтроники. Преимущество спинтроники в том, что она более энергоэффективна, чем обычная электроника, поскольку, в отличие от электрического тока , спиновый ток не генерирует джоулева тепла.

Теперь, используя численное моделирование, Садамити Маэкава и Сейджи Юноки, оба из Центра изучения новых материалов RIKEN, вместе со своими сотрудниками продемонстрировали преобразование спинового тока во вращающийся вихрь зарядового тока.

Группе пришла в голову идея использовать эффект Рашбы — необычное явление, обнаруженное в 1959 году. Оно возникает на некоторых поверхностях или границах раздела между двумя материалами, где атомная структура больше не симметрична. Эффект Рашбы вызывает взаимодействие спина и орбитального движения электрона .

Маэкава и его сотрудники использовали крупномасштабное компьютерное моделирование, чтобы смоделировать, что произойдет, когда спиновый ток вводится в материал Рашба через электрический контакт размером с точечный размер. Команда рассмотрела схему, в которой направление вращения перпендикулярно материалу Рашбы, и их моделирование показало, что это создает вращающийся поток зарядного тока. Это результат фундаментального закона, согласно которому угловой момент должен всегда сохраняться, и, таким образом, соединение преобразует введенный спиновый угловой момент в основном в орбитальный угловой момент текущего вихря.

«В электронике динамика электронов — это все: как диффузный поток, так и гидродинамическое, или турбулентное, движение», — говорит Маэкава. Однако в спинтронике до сих пор рассматривался только диффузионный поток электронов. «С генерацией вихрей зарядового тока наша работа показывает возможность гидродинамической спинтроники, которая расширяет спинтронику, включая гидродинамический режим электронов».

Источник — Газета Daily.

Газета «DAILY» — Новости Ростова-на-Дону