Miscellaneous

Terobosan Spintronics Dapat Membantu Menciptakan Perangkat Bertenaga Tinggi

Terobosan Spintronics Dapat Membantu Menciptakan Perangkat Bertenaga Tinggi

Peneliti dari Purdue University telah membuat terobosan besar di bidang spintronik yang berpotensi mengubah perangkat elektronik dan komputasi.

Elektronik biasa menggunakan muatan elektron untuk menyandikan informasi; Perangkat spintronik menggunakan putaran elektron untuk mencapai hal yang sama.

Menggunakan properti intrinsik elektron ini berpotensi membuat perangkat berdaya tinggi yang menggunakan daya jauh lebih sedikit. Namun, bidang penelitiannya masih sangat baru, dan ada beberapa tantangan pengetahuan dasar yang perlu diselesaikan.

Penelitian baru mengembangkan tempat pengujian yang tepat

Kami selangkah lebih dekat ke jawaban tersebut berkat pengembangan tempat pengujian baru sistem kuantum yang dapat mengaktifkan dan menonaktifkan interaksi partikel.

Tempat pengujian baru ini akan membantu para peneliti untuk meningkatkan kendali mereka atas informasi putaran. Ini akan membantu menjawab salah satu pertanyaan paling mendesak dari lapangan yang berkaitan dengan bagaimana sinyal yang dibawa oleh partikel dengan spin, yang dikenal sebagai arus spin, meluruh seiring waktu.

“Sinyal yang kita butuhkan untuk membuat spintronics bekerja, dan untuk mempelajari hal-hal ini, bisa rusak. Sama seperti kami ingin layanan telepon seluler yang baik untuk menelepon, kami ingin sinyal ini kuat, ”kata Chuan-Hsun Li, seorang mahasiswa pascasarjana teknik elektro dan komputer di Universitas Purdue.

“Ketika arus spin meluruh, kita kehilangan sinyalnya.”

Putar dasar pengetahuan yang rusak

Elektron berinteraksi dengan segala sesuatu di sekitarnya dan menampilkan properti yang berbeda di dalam dirinya. Interaksi antara spin partikel dan momentum dikenal sebagai kopling spin-orbit.

Penelitian baru menunjukkan bahwa kopling spin-orbit dan interaksi dengan partikel lain dapat secara dramatis meningkatkan peluruhan spin dalam fluida kuantum yang disebut kondensat Bose-Einstein (BEC).

“Orang ingin memanipulasi formasi spin sehingga kami dapat menggunakannya untuk menyandikan informasi, dan salah satu cara untuk melakukannya adalah dengan menggunakan mekanisme fisik seperti kopling spin-orbit,” kata Li.

“Namun, ini dapat menyebabkan beberapa kelemahan, seperti hilangnya informasi putaran.” Penelitian terbaru diselesaikan oleh Profesor fisika dan astronomi, dan teknik listrik dan komputer di Universitas Purdue, Yong Chen.

Chen dan timnya menciptakan perangkat yang dapat digambarkan sebagai penumbuk partikel mini untuk KBG. Perangkat tersebut menggunakan laser untuk mendinginkan atom Rubidium-87 dalam ruang vakum hingga nol mutlak. Dalam kondisi ini, atom menjadi BEC. Ini adalah yang terdingin dan teraneh dari lima kondisi materi.

Pada keadaan kuantum ini atom mulai menunjukkan sifat seperti gelombang, saat semakin dingin mereka mulai tumpang tindih dan berhenti bertindak sebagai individu. Meskipun secara teknis bukan gas, lebih mudah membayangkan status BEC sebagai gas.

Fisikawan dalam bahasa sehari-hari menyebut keadaan sebagai fluida kuantum atau gas kuantum. Di dalam mini-collider, Chen mengirim dua BEC dengan putaran berlawanan saling menabrak. Sama seperti dua gas yang berbeda, ketika mereka mengenai, mereka sebagian menembus satu sama lain dan memberikan arus putaran.

Tanah pengujian terkendali membuka pintu untuk lebih banyak penelitian

“Banyak fenomena menarik terjadi saat Anda bertabrakan dengan dua kondensat. Awalnya, mereka adalah superfluida, tapi saat bertabrakan, bagian dari gesekan dapat mengubahnya menjadi gas termal, "kata Chen.

"Karena kami dapat mengontrol setiap parameter, ini adalah sistem yang sangat efisien untuk mempelajari jenis tabrakan ini."

Dengan menggunakan pengaturan ini, ilmuwan dapat mengaktifkan dan menonaktifkan kopling spin-orbit yang memungkinkan mereka mempelajari secara tepat efeknya pada peluruhan arus spin.

Chen berharap bahwa mereka dapat terus menggunakan tempat pengujian eksperimental dan arus putaran bosonik mereka untuk terus memahami dengan lebih baik dasar-dasar transpor spin dan dinamika kuantum yang akan menghasilkan perangkat spintronik yang lebih canggih.


Tonton videonya: L4PB Introduction to Spintronics: Magnetization Dynamics (September 2021).