منوعات

عند حقن السبين النقي في المواد اللولبية، يكون الاتجاه مهمًا

درس الباحثون في جامعة ولاية كارولينا الشمالية وجامعة بيتسبرغ كيفية تحرك المعلومات حول دوران الإلكترون، والذي يسمى تيار الدوران النقي، عبر المواد اللولبية. ووجدوا أن الاتجاه الذي يتم فيه حقن المواد اللولبية في المواد اللولبية يؤثر على قدرتها على المرور من خلالها. يمكن استخدام هذه “البوابات” اللولبية لتصميم أجهزة إلكترونية سپينية موفرة للطاقة لتخزين البيانات والاتصالات والحوسبة.

تعمل أجهزة Spintronic على تسخير دوران الإلكترون، بدلاً من شحنته، لإنشاء تيار ونقل المعلومات في الأجهزة الإلكترونية.

“أحد أهداف الإلكترونيات السبينية هو نقل معلومات الدوران عبر مادة دون الحاجة إلى تحريك الشحنة المرتبطة بها، لأن نقل الشحنة يتطلب المزيد من الطاقة. ولهذا السبب يسخن هاتفك وجهاز الكمبيوتر الخاص بك عند استخدامهما لفترة طويلة.” يقول ديفيد فالديك، أستاذ الكيمياء في كلية بيت كينيث بي ديتريش للفنون والعلوم والمؤلف المشارك للعمل.

المواد الصلبة اللولبية هي مواد لا يمكن تركيبها على صورتها في المرآة – فكر في يديك اليسرى واليمنى، على سبيل المثال. القفاز الأيسر لا يناسب يدك اليمنى، والعكس صحيح. تسمح عدم الانطباق في المواد الإلكترونية السبينية للباحثين بالتحكم في اتجاه الدوران داخل المادة.

يقول دالي صن، أستاذ مشارك في الفيزياء، وعضو في الفريق العضوي: “قبل هذا العمل، كان يُعتقد أن الإحساس بعدم التناظر، أو “قابلية التعامل”، للمادة مهم جدًا لكيفية وما إذا كان الدوران سيتحرك عبر تلك المادة”. ومختبر إلكترونيات الكربون (ORaCEL) في جامعة ولاية كارولينا الشمالية والمؤلف المشارك للعمل.

“وعندما تحرك الإلكترون بأكمله عبر المادة، يظل هذا صحيحًا. لكننا وجدنا أنه إذا قمت بحقن دوران نقي في مادة كيرالية، فإن امتصاص تيار الدوران يعتمد بقوة على الزاوية بين دوران الاستقطاب والمحور اللامركزي؛ وفي حالات أخرى الكلمات، سواء كان استقطاب الدوران موازيًا أو متعامدًا مع المحور اللولبي.

يوضح جون ليو، الأستاذ المشارك في الهندسة الميكانيكية وهندسة الفضاء الجوي: “لقد استخدمنا طريقتين مختلفتين، إثارة جسيمات الموجات الدقيقة والتسخين بالليزر فائق السرعة، لحقن الدوران النقي في المواد اللولبية المختارة في هذه الدراسة، وقد أعطانا كلا الطريقتين نفس النتيجة”. عضو ORaCEL في ولاية نورث كارولاينا ومؤلف مشارك للعمل.

يشرح ليو قائلاً: “إن المواد اللولبية التي اخترناها عبارة عن أغشية رقيقة من أكسيد الكوبالت اللولبي، ولكل منها جانب مختلف، أو “الأغشية الرقيقة لأكسيد الكوبالت اللاكيرالي، تُستخدم بشكل شائع في الإلكترونيات الحديثة”.

عندما قام الفريق بحقن دوران نقي متعامد مع المحور اللولبي للمادة، لاحظوا أن الدوران لم يمر عبر المادة. ومع ذلك، عندما تمت محاذاة الدوران النقي بشكل موازٍ أو عكسي للمحور اللولبي، فإن امتصاصه أو قدرته على المرور عبر المادة، تحسنت بنسبة 3000٪.

يقول صن: “نظرًا لأن الدوران لا يمكن أن يمر عبر هذه المواد اللامركزية إلا في اتجاه واحد، فقد يسمح لنا هذا بتصميم بوابات مراوانية للاستخدام في الأجهزة الإلكترونية”. “وهذا العمل يتحدى أيضًا بعض ما اعتقدنا أننا نعرفه عن المواد اللامركزية والدوران، وهو أمر نريد استكشافه بشكل أكبر.”

يظهر العمل في تقدم العلماء ويدعمها وزارة الطاقة تحت رقم الجائزة DE-SC0020992 وER46430؛ مكتب القوات الجوية للبحث العلمي، برنامج المبادرات البحثية الجامعية متعددة التخصصات (MURI) تحت أرقام الجوائز FA9550-23-1-0311 وFA9550-23-1-0368؛ والمؤسسة الوطنية للعلوم تحت أرقام الجوائز DMR 2011978 وNSF-ECCS 2246254.

روي صن، باحث ما بعد الدكتوراه في ولاية نورث كارولاينا، وزيكي وانغ، طالب دراسات عليا في ولاية نورث كارولاينا، وبريان بلوم، أستاذ مساعد باحث في جامعة بيتسبرغ، هم المؤلفون الأوائل.

(علامات للترجمة) سبينترونيكس؛ علم المواد؛ هندسة مدنية؛ تكنولوجيا؛ الهندسة والبناء. الإلكترونية؛ تكنولوجيا الطاقة؛ الفيزياء

..

Source link

orcalimaa

المصدر الرئيسي للأخبار والمعلومات الصحية والطبية الموثوقة وفي الوقت المناسب . توفير معلومات صحية ذات مصداقية ومجتمع داعم وخدمات تعليمية من خلال مزج الخبرة الحائزة على جوائز في المحتوى والخدمات المجتمعية وتعليقات الخبراء والمراجعة الطبية .

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى