Spintronic materialer viser deres første træk

I et gennembrud, der kunne bane vejen for nye typer elektroniske enheder, har videnskabsmænd demonstreret den første elektriske manipulation nogensinde af elektronernes spins i et todimensionelt materiale.

Opdagelsen, rapporteret i tidsskriftet Nature, blev gjort af et team af forskere ledet af professor Stephen Park ved University of California, Berkeley. Holdet brugte et materiale kaldet molybdændisulfid (MoS2), som er en todimensionel halvleder, der kun er et par atomer tyk.

I konventionel elektronik styres strømmen af ​​elektroner af deres ladning. Men i spintronics bruges elektronernes spins også til at kode information. Dette kan potentielt føre til nye typer enheder, der er hurtigere, mere energieffektive og mere sikre end konventionel elektronik.

Berkeley-teamet var i stand til elektrisk at manipulere elektronernes spins i MoS2 ved at bruge en teknik kaldet spin-orbit-kobling. Spin-kredsløbskobling er en relativistisk effekt, der opstår, når en elektrons spin interagerer med det elektriske felt i atomets kerne.

Ved omhyggeligt at kontrollere det elektriske felt i MoS2 var forskerne i stand til at fremkalde et spin-flip i elektronerne, hvilket betyder, at elektronernes spin blev omvendt. Dette var første gang, at elektrisk manipulation af elektronspin var blevet demonstreret i et todimensionelt materiale.

Opdagelsen er et væsentligt gennembrud inden for spintronics. Det kan føre til udviklingen af ​​nye typer elektroniske enheder, der er baseret på elektronernes spin snarere end deres ladning. Disse enheder kan bruges til en række forskellige applikationer, såsom datalagring, computing og sensing.

"Dette er en vigtig milepæl i udviklingen af ​​spintronics," sagde professor Park. "Vi har vist, at det er muligt elektrisk at manipulere elektronernes spins i et todimensionelt materiale. Dette åbner op for nye muligheder for udvikling af spintroniske enheder."

Forskningen blev finansieret af National Science Foundation og det amerikanske energiministerium.