Spintronics:Πώς ένα λεπτό μονωτικό άτομο βοηθά στις περιστροφές μεταφοράς

Το Spintronics είναι ένας ταχέως αναπτυσσόμενος τομέας φυσικής και μηχανικής που διερευνά τη δυνατότητα χρήσης της περιστροφής των ηλεκτρονίων για την επεξεργασία και την αποθήκευση πληροφοριών. Μία από τις βασικές προκλήσεις της Spintronics είναι η εύρεση υλικών που μπορούν να μεταφέρουν αποτελεσματικά τις περιστροφές σε μεγάλες αποστάσεις.

Σε μια πρόσφατη ανακάλυψη, οι ερευνητές του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας, Berkeley, ανακάλυψαν ότι ένας μονωτής ατόμων που ονομάζεται εξαγωνικό νιτρίδιο βορίου (H-BN) μπορεί να μεταφέρει περιστροφές με υψηλή απόδοση. Αυτό το εύρημα θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για νέες συσκευές Spintronic που είναι ταχύτερες και πιο ενεργειακές από τις τρέχουσες τεχνολογίες.

Προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει ότι το H-BN είναι ένας εξαιρετικός αγωγός θερμότητας, αλλά η ικανότητά του να μεταφέρει περιστροφές δεν ήταν γνωστή. Οι ερευνητές του Berkeley χρησιμοποίησαν μια τεχνική που ονομάζεται μικροσκοπία σήραγγας σάρωσης για τη μέτρηση των ιδιοτήτων μεταφοράς περιστροφής του H-BN. Διαπίστωσαν ότι το H-BN μπορεί να μεταφέρει περιστροφές με απόδοση σχεδόν 100%, η οποία είναι σημαντικά υψηλότερη από άλλα υλικά που έχουν μελετηθεί για μεταφορά περιστροφής.

Οι ερευνητές πιστεύουν ότι η υψηλή απόδοση μεταφοράς περιστροφής του H-BN οφείλεται στη μοναδική ηλεκτρονική δομή του. Το H-BN είναι ένα στρώμα υλικό και τα στρώματα συγκρατούνται από τις αδύναμες δυνάμεις van der Waals. Αυτό επιτρέπει στα στρώματα να γλιστρούν μεταξύ τους, γεγονός που μειώνει τον αριθμό των ελαττωμάτων που μπορούν να εμποδίσουν τη μεταφορά περιστροφής.

Η ανακάλυψη ότι η H-BN μπορεί να μεταφέρει περιστροφές με υψηλή απόδοση θα μπορούσε να έχει σημαντικό αντίκτυπο στην ανάπτυξη συσκευών Spintronics. Οι συσκευές Spintronics προβλέπεται να είναι ταχύτερες, πιο ενεργειακές και πιο αξιόπιστες από τις παραδοσιακές ηλεκτρονικές συσκευές. Θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για μια ποικιλία εφαρμογών, συμπεριλαμβανομένης της πληροφορικής υψηλής ταχύτητας, της αποθήκευσης δεδομένων και της συγκομιδής ενέργειας.

Η ερευνητική ομάδα του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια, Berkeley, συνεχίζει να μελετά τις ιδιότητες μεταφοράς περιστροφής του H-BN και άλλων υλικών. Ελπίζουν να αναπτύξουν νέα υλικά που μπορούν να μεταφέρουν τις περιστροφές ακόμη πιο αποτελεσματικά, τα οποία θα ανοίξουν νέες δυνατότητες για συσκευές Spintronics.