ترابرد اسپین در مواد غیر مغناطیسی

عمومی
دوشنبه 25 فروردین 1399 ساعت 21:2
1113
انجمن فیزیک ایران
برهمکنش بین اسپین‌های الکترونی و ارتعاشات آکوستیک شبکه در ماده غیر مغناطیسی می‌تواند یک جریان اسپینی را در مسافت طولانی ایجاد کند.

مدارهای اسپینترونیک (Spintronics)– اسپین الکترون به جای بار آن تحت کنترل قرار می‌گیرد – اجازه خواهد داد کامپیوترها و سایر ابزار الکترونیکی بدون گرم شدن بیش از حد ،سریع‌تر کار کنند. در مواد مغناطیسی عایق الکترونی، مانند سیلیکات معدنی آهن- ایتریم ( yttrium iron garnet )، اسپین از طریق موج از یک اسپین به اسپین دیگر منتشر می‌شود. همچنین اسپین می تواند با جفت‌شدن به ارتعاشات شبکه موسوم به فنون‌های آکوستیک، از عایق‌های غیر مغناطیسی عبور کند. اما تا چه حد فونون‌ها می توانند جریان‌های اسپینی را در یک مدار واسطه کنند، هنوز مشخص نشده است. اکنون آندریاس روکریگل (Andreas Rückriegel)و رمبرت دوئین(Rembert Duine)، هر دو در دانشگاه اوترخت (Utrecht)هلند، مدلی را ارائه می‌دهند که پیش بینی می‌کند جریان‌های اسپینی می‌توانند در مسافت‌های طولانی در مواد غیرقابل نفوذ به میدان‌های مغناطیسی خارجی، پخش شوند.
دونفر یک عایق غیرمغناطیسی را که بین دو عایق مغناطیسی یکسان قرار گرفته است، مدل کردند. آنها یک جریان الکتریکی را به یک سیم فلزی مجاور اعمال کرده و باعث ایجاد یک جریان اسپینی در داخل هر عایق مغناطیسی شدند. این جریان‌ها باعث جابجایی الاستیک فونون‌های آکوستیک در هر سه لایه شده است، در نتیجه‌ی برهم کنش مغناطوالاستیک(magnetoelastic) بین اسپین‌ها و ارتعاشات شبکه شار اسپینی در عایق غیر مغناطیسی ایجاد می‌شود. پیش‌بینی‌های روکریگل و دوئین نشان می‌دهد که این جریان - که قدرت آن به عرض لایه‌های مغناطیسی بستگی دارد – می‌تواند مسافت‌هایی در مقیاس میلی متر را طی کند.
در آزمایشات اخیر، محققان از یک میدان مایکروویو برای تحریک جریان اسپین در یک لایه باضخامت نیم میلی متر از سیلیکات معدنی گادولین -گالیم ( gadolinium gallium garnet )غیر مغناطیسی بین دو فیلم سیلیکات معدنی آهن -اتریم استفاده کردند. مدل توسعه یافته توسط روکرریگل و دوئین بر مبنای این یافته است، اما از یک جریان الکتریکی هدایت شده استفاده می‌کند که برای کارآمد کردن دستگاه‌های اسپینترونیک کاربردی تر است.

این تحقیق در Physical Review Letters منتشر شده است.

- راشل برکوویتز(Rachel Berkowitz)

راشل برکوویتز یک ویراستار مسئول فیزیک مستقر در سیاتل، واشنگتن و ونکوور کانادا است.
لینک اصل محتوا در انجمن فیزیک ایران
برچسب ها