Spintronics-forskning viser, at materialets magnetiske egenskaber kan forudsige, hvordan en spinstrøm ændrer sig med temperaturen

I et nyligt gennembrud fandt et team af forskere ledet af Dr. Satoru Emori fra National Institute for Materials Science (NIMS) i Tsukuba, Japan, at en særlig magnetisk egenskab ved et materiale, kendt som Dzyaloshinskii-Moriya-interaktionen (DMI) , spiller en afgørende rolle i at bestemme, hvordan en spinstrøm ændrer sig med temperaturen. Denne opdagelse åbner nye veje til at forstå og kontrollere spinstrømme, som er essentielle for spintronics-enheder.

Spintronics er et forskningsfelt, der udforsker brugen af ​​elektronspin i stedet for elektriske ladninger til informationsbehandling og -lagring. Evnen til at styre spinstrømme, som er strømme af elektronspin, er afgørende for at realisere spintronics-enheder. Imidlertid er opførselen af ​​spinstrømme under temperaturændringer stadig dårligt forstået, hvilket hindrer deres praktiske anvendelser.

I deres undersøgelse, offentliggjort i tidsskriftet Nature Communications, brugte forskerne en nyudviklet teknik kaldet spin-drejningsmoment ferromagnetisk resonansspektroskopi til at måle DMI og spinstrømtemperaturafhængigheden af ​​forskellige tynde film.

DMI er en magnetisk interaktion mellem tilstødende spins, der opstår fra manglen på inversionssymmetri i en krystal. Det kan være enten positivt eller negativt, afhængigt af materialet og dets struktur.

Forskerne fandt ud af, at spinstrømmen var stærkt påvirket af tegnet og styrken af ​​DMI. Især materialer med et positivt DMI viste et fald i spinstrømmen med stigende temperatur, mens dem med et negativt DMI viste en stigning. Denne adfærd kunne forklares med de temperaturafhængige udsving i de magnetiske momenter, som forstærkes af DMI.

Forskerholdet viste også, at DMI effektivt kunne kontrolleres ved at anvende et eksternt magnetfelt. Ved at indstille magnetfeltet kunne de vende fortegnet på DMI og ændre spinstrømmens temperaturafhængighed.

Disse resultater giver en dybere forståelse af forholdet mellem et materiales magnetiske egenskaber og spinstrømme og baner vejen for at designe nye spintronics-enheder, der kan fungere stabilt ved forskellige temperaturer.

Undersøgelsen åbner op for spændende muligheder for fremtiden for spintronics, hvilket muliggør udviklingen af ​​nye enheder såsom spin-baserede logiske kredsløb, magnetiske sensorer og magnetisk hukommelse med høj tæthed med forbedret ydeevne og energieffektivitet.