Kad se nanowires uvije

Fizičari uspijevaju dokazati nano-mehanički torzijski učinak promjenom momenta ugla elektrona

U središtu je bostonskog eksperimenta s potencijalom za minijaturiziranu buduću tehnologiju: Torzijska skala okretnog okretanja dugačka je samo 0, 012 milimetara, široka 0, 006 milimetara i visoka 0, 0005 milimetara. © Sveučilište Jacobs Bremen
čitati naglas

Znanstvenici sa Sveučilišta u Bostonu prvi su put uspjeli izmjeriti nanomehaničku torziju nanovodika uzrokovanu preokretom zamaha zamaha spin-polariziranih elektrona.

Mjerenje potvrđuje predviđanje koje su prije više od deset godina objavili teorijski fizičari Stefan Kettemann sa sveučilišta Jacobs u Bremenu i Peter Fulde s Instituta Max Planck za fiziku složenih sustava u fizikama Anali. Istraživači izvještavaju o učinku koji očekuju nove perspektive u spintroniku, između ostalog, u trenutnom broju časopisa Nature Nanotechnology.

Spintronics koristi magnetski zamah elektrona za prezentaciju i obradu informacija, a ne samo njihov naboj, poput tradicionalne poluvodičke elektronike. Magnetski trenutak usko je povezan s svojevrsnom samo-rotacijom elektrona, kvantnim mehaničkim okretanjem.

Između "uključeno" i "isključeno"

Ovo zakretanje može pretpostaviti samo dva diskretna stanja: može ukazivati ​​na "gore" ili "dolje". U magnetskom metalu svi su vijci usmjereni u istom smjeru, polarizirani su. Ako struja - u obliku elektrona - teče iz nepolariziranog metala u spin-polarizirani magnet, elektroni čija točka vrtića mora biti u pogrešnom smjeru moraju obrnuti svoj spin, što se naziva "spin-flip".

Zbog fizikalnog zakona očuvanja zamaha, ta inverzija elektronskog zamaha prenosi se kao mehanička torzijska energija na materijal. Kada mnogi elektroni istodobno obrnu svoj spin, sićušna promjena ugaonog momenta pojačana je i mjerljiva kao mehanički zavoj vrlo tankih žica nanosusa. prikaz

Sitni prekidači za brzu informacijsku tehnologiju

U eksperimentalnoj mjernoj opremi, dizajniranoj u uskoj suradnji s dvojicom teoretičara, i sastavljenoj u laboratoriju kriogenih nanotehnologija Sveučilišta u Bostonu, struja elektrona prolazila je iz feromagnetske kobaltne žice u nemagnetsku zlatnu žicu. Na mjestu kontakta dviju žica promjera 50 nanometara, nanoelektromehanička struktura, rezonator u kojem su dva noža izvršavali suprotne torzijske vibracije, pojačavali su torzijski efekt nastao okretanjem elektrona pri izmjerljivim vrijednostima od 10 do 22 NewtonMeters.

"Kad smo došli na ideju o ravnoteži torzijskog okretanja", sjeća se Kettemann, "mislili smo da će to biti takav sićušan učinak koji će ostati malo više od misaonog eksperimenta teorijskih fizičara bih preporučio. Međutim, sada uspješno mjerenje pokazuje da se vrlo mala mehanička kretanja mogu generirati magnetskom manipulacijom spinova elektrona, što se, na primjer, može smatrati budućom osnovom malenog prekidača veličine nekoliko nanometara. "Moći predstaviti vrlo brzu i energetski učinkovitu informacijsku tehnologiju", nastavlja Kettemann o važnosti Bostonskog eksperimenta.

(idw - Jacobs University Bremen, 12.11.2008 - DLO)