Sender spinbølger til en isolerende 2-D magnet

Quantum Hall ferromagneter er blandt de reneste magneter i verden - og en af ​​de sværeste at studere. Disse 2-D magneter kan kun laves ved temperaturer mindre end en grad over absolut nul og i høje magnetfelter, om omfanget af en MR.

Men quantum Hall ferromagneter kan potentielt gøre nogle virkelig fede ting, såsom værtsspin-superfluiditet, hvilken, som superledning, gør det muligt at sende signaler uden energitab.

I et nyligt udgivet papir i Videnskab , forskere ved Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS), var i stand til både at ophidse og detektere spinbølger i en quantum Hall ferromagnet, demonstrerer en ny platform til at undersøge nogle af mulighederne i dette lovende materiale.

"Selvom quantum Hall -ferromagneterne er blevet undersøgt i næsten 40 år, disse magnetiske excitationer har hidtil været utilgængelige ved brug af traditionelle måleskemaer, "sagde Amir Yacoby, Professor i fysik og anvendt fysik ved SEAS og seniorforfatter til papiret.

Yacoby og hans team brugte grafen som deres quantum Hall ferromagnet. For at ophidse en spin -bølge, forskerne konverterede et elektrisk signal til et spin-signal ved at skabe en spændingsforskel mellem to kanter i grafenet. Elektroner i den "varme kant" (kanten med højere spænding) ønsker at flytte til den "kolde kant" (kanten med lavere spænding), men for at gøre det, de skal vende deres spin.

"Når elektronerne vender deres spin, afgiver de en slags momentum, kaldet spin -vinkelmoment, "sagde Di Wei, en kandidatstuderende i Yacoby Lab og første forfatter af papiret. "Det momentum skal gå et sted hen, og det sker, at ferromagneten er der for at absorbere den. "

Denne fremdrift er som en rullesten, der faldt ned i en dam:Den starter en spin-bølge, som formerer sig som et kvantespil telefon, hver elektron står stille og kommunikerer spin til sin koblede nabo.

Når bølgen når den anden side, det styrter ind i elektronerne på kanten, overfører sit momentum til dem og får elektronerne til at vende deres spin. Når elektron -spin vender, elektronerne bevæger sig til forskellige områder på kanten, som derefter detekteres som et elektrisk signal af forskerne. Denne kombination af spin med elektronik kan have en vigtig indflydelse på en række applikationer, herunder mindre, hurtigere, og mere effektive computere.

"Tidligere forskning viste noget lignende, hvad angår brug af et elektrisk signal til at generere en spinbølge, men det er første gang, at fænomenet er blevet vist i et 2-D-system, der er indstillet på quantum Hall-regimet, "sagde Wei." Dette system giver os også mulighed for at studere spændende aspekter af spinbølger, potentielt endda spin superfluiditet."