Arus spin termal dikonfirmasi di ruang dan waktu

Anonim

Elektron memiliki momentum sudutnya sendiri. Mereka menghidupkan porosnya sendiri. Dalam fisika, istilah teknis untuk properti ini berputar. Pemutaran elektron seperti inilah yang membuat elektron bertindak sebagai magnet. Namun, yang istimewa adalah bahwa bahkan ketika mereka mempertahankan posisinya (yaitu tidak bergerak), elektron dapat meneruskan spin mereka ke elektron tetangga. Proses reaksi-reaksi-rantai ini di mana suatu putaran dilewatkan secara magnetis karena informasi disebut arus spin. Ini dapat dihasilkan melalui perbedaan suhu antara dua ujung komponen elektronik. Keuntungan dari putaran arus listrik di atas listrik biasa adalah bahwa ia menghasilkan hampir tidak ada panas tambahan, sehingga menghemat lebih banyak energi.

Sebagian besar panas yang dihasilkan oleh mesin elektronik seperti komputer tidak digunakan. Memang, banyak energi pada umumnya diperlukan untuk mendinginkannya. Sebuah kelompok penelitian yang diketuai oleh ahli fisika Bielefeld Dr. Timo Kuschel dan Profesor Dr. Günter Reiss menggunakan program prioritas DFG SpinCaT untuk mempelajari bagaimana arus spin dapat dihasilkan, dimanipulasi, dan dideteksi. "Ini akan memungkinkan kami untuk menggunakan panas yang terbuang untuk jenis penyimpanan data baru bersama dengan komponen komputer lain berdasarkan arus putaran dan dengan demikian membantu menghemat energi, " jelas Kuschel.

Bekerja sama dengan universitas nasional dan internasional, Dr. Timo Kuschel, Dr. Oliver Reimer, dan Ph.D. mahasiswa Panagiota Bougiatioti baru-baru ini mencapai tiga terobosan dalam penelitian dasar tentang spin caloritronics.

Konfirmasi arus spin: Mengkonfirmasi bahwa arus spin yang dihasilkan dalam material tertentu bukanlah masalah sepele, menurut Kuschel. "Dalam beberapa materi, itu tidak dapat ditunjukkan dengan tegas, karena efek lain seperti efek thermoelectric klasik secara otomatis terdeteksi juga." The Bielefeld Ph.D. mahasiswa Panagiota Bougiatioti kini telah berhasil mengembangkan metode untuk bahan-bahan yang menyaring dan memisahkan efek parasit dari efek yang menghasilkan putaran arus. Ini memungkinkan para ilmuwan untuk menentukan dengan pasti apakah arus spin dihasilkan dalam material tertentu. Tim proyek juga termasuk peneliti dari Osnabrück University dan European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) di Grenoble. Ini telah menerbitkan temuannya di jurnal Physical Review Letters.

Putar arus dalam ruang: Arus spin bergerak mengikuti perbedaan suhu: sinyal magnetik ditransfer dari, misalnya, panas ke dingin. Oliver Reimer, yang menerima gelar doktornya dari Fakultas Fisika Universitas Bielefeld, berhasil membangun pengaturan baru yang dapat menghasilkan perbedaan suhu pada skala kecil dan dalam arah spasial tertentu. Ini sekarang memungkinkan untuk menginduksi arus spin yang bervariasi secara spasial dalam material - sebelumnya, ini mungkin hanya dalam satu arah tunggal - dan untuk mempelajari jenis efek baru yang bergantung pada arah mana putaran arus yang diperlukan. Tim proyek Bielefeld melakukan penelitian ini bekerja sama dengan Universitas Regensburg. Reimer telah mempresentasikan hasilnya sebagai penulis pertama dalam jurnal Nature Scientific Reports.

Berputar saat ini: Dalam proyek selanjutnya, Dr. Timo Kuschel bersama Dr. Johannes Kimling dari University of Illinois di Amerika Serikat telah menggunakan skala waktu yang sangat singkat untuk mengukur berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk memutar arus. Dengan bantuan teknologi laser mutakhir, para ilmuwan terus mengulang eksperimen mereka sambil memvariasikan waktu antara generasi dan munculnya arus spin: seberapa besar arus spin setelah 1, 10, atau 25 picosecond? Makalah oleh tim proyek internasional telah diterbitkan dalam jurnal Physical Review Letters.

Dr. Timo Kuschel dan Profesor D. Günter Reiss tertarik untuk melanjutkan penelitian mereka di bidang spin caloritronics: "Bidang ini telah memberikan pengaruh yang kuat pada penelitian dasar, tetapi masih dalam tahap awal ketika menyangkut aplikasi. Oleh karena itu, langkah selanjutnya adalah mentransfer pengetahuan dasar dalam fisika ke aplikasi teknis. "

menu
menu