Forskere demonstrerer spin-effekter i opløsningsbaserede nanokrystaller

Vådkemisk fremstillede nanokrystaller bliver mere og mere kraftfulde. De bruges allerede i baggrundsbelysningen af ​​den seneste generation af fladskærme. I fremtiden vil de i stigende grad blive brugt som aktive elementer, som giver højere farveglans. De bruges også i andre anvendelsesområder, f.eks., til medicinsk diagnose og behandling. Nu er det lykkedes en forskergruppe omkring Dr. Christian Klinke fra Universitetet i Hamborg at underbygge elektroniske spin-effekter i sådanne nanoblodplader. På denne måde mere omkostningseffektive og kraftigere transistorer og computerchips med lavere strømforbrug kan tænkes i fremtiden. De todimensionelle materialer er også fordelagtige, da de kan fremstilles billigt og i stor skala i et kemisk laboratorium og ikke desto mindre er af højeste kvalitet, som vist nu.

Gruppen omkring Dr. Christian Klinke fokuserer på syntese og karakterisering af to-dimensionelle halvleder nanokrystaller. Nanopladerne er justerbare i deres struktur, men også i deres optiske og elektriske egenskaber (ved kvantemekaniske effekter). Dette gør dem interessante til anvendelse i solceller og computerkredsløb.

I modsætning til klassiske enheder, der arbejder baseret på elektronbevægelse, spintroniske komponenter fungerer baseret på elektronernes spin-orientering. Når lys passerer gennem specielle optiske elementer, det kan blive cirkulært polariseret, jeg. e. lyset modtager et moment. Ved belysning med cirkulært polariseret lys, det er muligt at justere elektriske ladninger med hensyn til deres spin (drejningsmoment) i halvledermaterialer og konvertere dem til en elektrisk strøm uden at påføre en spænding. Undersøgelser af den genererede strøm giver information om spin-afhængige egenskaber af krystallen.

Det er nu lykkedes forskerne at påvise denne såkaldte Rashba-effekt i todimensionelle blysulfid nanoblodplader. Det er særligt interessant, da denne effekt normalt ikke observeres på grund af nanoblodpladernes høje krystalsymmetri. Kun ved påvirkning af et effektivt elektrisk felt brydes symmetrien, og en strøm kan måles. Ved at variere lagtykkelsen af ​​nanopladerne, karakteren af ​​det anvendte lys, og intensiteten af ​​de elektriske felter, effekten kunne kontrolleres. Dette gør det muligt at tilpasse betingelserne specifikt til de målrettede applikationer, som muliggør ekstern manipulation af elektronspin. De eksperimentelle observationer blev understøttet af simuleringer af materialernes elektroniske struktur af gruppen af ​​prof. Carmen Herrmann ved universitetet i Hamburg.

"Resultaterne er særligt værdifulde, da det for første gang blev påvist, at grundlæggende effekter af elektrisk spintransport også er mulige i vådkemisk genererede nanomaterialer, ", siger Christian Klinke. "Det vækker håb om, at også andre interessante fænomener kan observeres i disse materialer, som vil bidrage til at forbedre vores forståelse af deres egenskaber." Disse nye indsigter, som er detaljeret beskrevet i journalen Naturkommunikation , yde et afgørende bidrag til vores viden om opto-elektroniske egenskaber af skræddersyede nanostrukturer. De tjener som grundlag for den videre undersøgelse af nyttige todimensionelle systemer og deres anvendelse inden for regenerative energier, Informationsteknologi, og katalyse.

Nanoteknologi er en nøgleteknologi i det 21. århundrede. Materialer med en størrelse på kun nogle få nanometer (en milliontedel af en millimeter) har særlige optiske, magnetiske, elektriske og fotoelektriske egenskaber. De kan bruges i effektive lysemitterende dioder, solceller, nye sensorer, fotodetektorer, fleksible transistorer, og effektive computerchips såvel som inden for biologiske og medicinske områder. Forståelsen af ​​de opto-elektriske egenskaber af nanostrukturer og deres præcise styring tillader brugen i halvlederelektronik ved grænsefladen til optiske og elektromagnetiske systemer, hvilket kan føre til nye højtydende og energibesparende processorer.