Undersøgelse viser evnen til at detektere lys fra UV til de optiske IR -regimer ved hjælp af spinstrømme

En forsker fra University of Wyoming og hans team har vist, at spin-Seebeck-effekten (SSE) kan bruges til at detektere lys over et bredt optisk område-ultraviolet gennem synligt til nær-infrarødt. Dette arbejde har fremtidige konsekvenser for nye spin-nuværende-baserede teknologier.

SSE er en af ​​tre kendte måder at generere spinstrøm på, eller en nettobevægelse af partikelmagnetmomenter. SSE opstår, når en termisk gradient skabes på tværs af et materiale og, afhængigt af hvordan det måles, resulterer i et elektrisk potentiale. Imidlertid, i modsætning til sin elektriske analog, SSE er blevet genereret ikke kun i ferromagnetiske metaller - såsom kobolt, jern og nikkel – og halvledere, men også i magnetiske isolatorer, gør det bredt anvendeligt.

"Det arbejde, vi netop har offentliggjort, undersøgte muligheden for at bruge spin Seebeck-effekten til lysdetektion, " siger William Rice, en adjunkt i UWs Institut for Fysik og Astronomi. Da spin -Seebeck -effekten er baseret på at skabe en temperaturforskel, vi udnytter denne egenskab til at producere en enhed, der registrerer lys gennem en ukonventionel rute - spin -strømgenerering og -detektering, frem for generering og detektion af elektriske transportører. "

Rice var den tilsvarende forfatter til et papir, med titlen "Broadband Optical Detection Using the Spin Seebeck Effect", som blev udgivet 24. september i Fysisk gennemgang anvendt , et tidsskrift, der udgiver papirer af høj kvalitet, der bygger bro mellem teknik og fysik, og mellem nuværende og fremtidige teknologier. Fysisk gennemgang anvendt udgiver artikler fra både ingeniør- og fysiksamfundet, i akademi og industri.

Subash Kattel, en UW kandidat forskningsassistent, var avisens hovedforfatter. Kattel modtager sin ph.d. i det kondenserede stofs fysik næste forår, og fik sin kandidatgrad i fysik fra UW i 2016. Joseph Murphy, en tidligere UW postdoc forsker i fysik og astronomi, var avisens anden forfatter. Rice siger, at undersøgelsen blev udført over to år.

Spin nuværende generation, opdagelse, transport og manipulation er nøglekomponenter i en ny generation af spin-baserede enheder, der har både spin og elektriske egenskaber. I modsætning til traditionelle helt elektriske enheder, disse arkitekturer bruger en strøm af spins, eller spin-strøm tæthed, at transmittere information og/eller energi i stedet for bæreladningen.

"Der er ingen rene spin-baserede enheder, vi i øjeblikket bruger i vores hverdag. Men hybrid spin-enheder er der masser af, " siger Rice. "Disse inkluderer harddiske, omskiftelige optiske polarisatorer, magnetisk random access memory og visse typer transistorer."

Rene centrifuger er den magnetiske analog af elektriske strømme. Orienteret spin kan bevæge sig i en retning i et fast stof, ligesom ladninger kan, Rice siger. Orienteret spin er den magnetiske komponent i fundamentale partikler, såsom elektroner og protoner. Ladninger er den elektriske komponent i fundamentale partikler, tilføjer han.

Imidlertid, i modsætning til elektrisk strøm - som interagerer med værtens faste og, dermed, taber energi gennem opvarmningen af ​​det gitter - spinstrømme har ringe eller ingen interaktion med miljøet. Rice siger, at hans team forventer, at spinstrømme kunne være en glimrende måde at overføre energi og information på uden væsentligt tab.

"Efterhånden som vi lærer mere om, hvordan man opretter og registrerer spin -strømme, nye teknologier vil helt sikkert dukke op, "siger han." Dette proof-of-concept sætter scenen for at prøve forskellige enhedsgeometrier og materialer for at øge den overordnede enhedsfølsomhed. At gøre vores enheder mere lysfølsomme er afgørende for, at de kan blive konkurrencedygtige med nuværende state-of-the-art detektorer.

"Mere generelt, generationen, opdagelse og manipulation af spin -strømme er alle stadig i deres barndom, så det er udfordrende at sige hvad, hvis noget, de kan bruges til teknologisk, "fortsætter han." Dog, betydelige igangværende forskningsindsatser fra både akademiske forskere og virksomheder er fokuseret på at skubbe kuvert af denne teknologi for at se, om nye applikationer og unik adfærd dukker op. "