Paglalarawan ng artistikong konsepto ng Spintronic.
Ang mga siyentista mula sa Unibersidad ng Tsukuba at ang Institute of High Pressure Physics ay gumagawa ng isang bagong molibdenum disulfide transistor at lumilikha ng isang imahe ng mga pag-ikot ng mga electron na dumadaan sa kanila na maaaring magbukas ng daan para sa mga bagong computer ng spintron.
Ang mga siyentista mula sa Unibersidad ng Tsukuba at isang siyentista mula sa Institute of High Pressure Physics ay natuklasan at na-mapa ang mga elektronikong paikot na gumagalaw sa isang gumaganang transistor na gawa sa molibdenum disulfide. Ang pag-aaral na ito ay maaaring humantong sa mas mabilis na mga computer na gumagamit ng natural na magnetismo ng mga electron, hindi lamang ang singil nito.
Ang Spintronics ay isang bagong direksyon sa pisika ng kondensadong bagay na sumusubok na gumamit ng sarili nitong magnetikong sandali ng mga electron, na tinatawag na “spin”, upang maisagawa ang mga kalkulasyon. Ito ay magiging isang pangunahing advance sa lahat ng mga umiiral na electronics na umaasa lamang sa singil ng electron. Gayunpaman, ang mga pag-ikot na ito ay mahirap tuklasin, at maraming mga hindi kilalang materyal na maaaring suportahan ang pagdala ng mga electron na nakaikot.
Scagram diagram ng MoS2 transistor sa ESR tube. May-akda: Tsukuba University
Ngayon isang internasyonal na pangkat ng pagsasaliksik na pinamunuan ng Kagawaran ng Materyal na Agham sa Tsukuba University ay matagumpay na gumamit ng electron spin resonance (ESR) upang makontrol ang bilang at lokasyon ng mga walang pares na paikot na dumadaan sa isang molibdenum disulfide transistor. Gumagamit ang ESR ng parehong prinsipyong pisikal tulad ng mga makina ng MRI na lumilikha ng mga imaheng medikal. Ang mga spins ay nakalantad sa isang napakalakas na magnetic field, na lumilikha ng pagkakaiba sa enerhiya sa pagitan ng mga electron na may mga pagkakahanay na nakahanay at nakahanay sa patlang. Ang pagsipsip ng mga photon na naaayon sa agwat ng enerhiya na ito ay maaaring sukatin upang matukoy ang pagkakaroon ng mga hindi paired electron spin.
Kinakailangan ng eksperimento na ang sample ay cooled sa apat na degree lamang sa itaas ganap na zero, at isang transistor na gagana hanggang sa masukat ang mga pag-ikot. “Ang mga senyas ng ESR ay sinusukat nang sabay-sabay sa mga daloy ng tubig at alon sa gate,” sabi ng tagasulat ng may-akda na si Propesor Kazuhira Marumota. “Ang mga kalkulasyong teoretikal ay natukoy pa ang pinagmulan ng mga pag-ikot,” sabi ng co-author na si Propesor Malgorzata Wierzbowska. Ginamit ang molibdenum disulfide sapagkat ang mga atomo nito ay natural na bumubuo ng isang halos patag na dalawang-dimensional na istraktura. Ang mga atom ng molibdenum ay bumubuo ng isang eroplano na may isang layer ng mga sulfide ions sa tuktok at ibaba.
Nalaman ng koponan na ang pagsingil sa system ng mga karagdagang electron sa isang proseso na tinatawag na n-type na doping ay mahalaga para sa paglikha ng mga pag-ikot. “Hindi tulad ng nakaraang trabaho sa iba pang mga materyales sa 2D, pinapayagan kami ng n-type na pag-doping na makamit ang mas mahusay na kontrol sa mga elektronikong pag-ikot,” sabi ng mga Propesor na si Marumota at Vezhbovska. Naniniwala ang mga siyentista na ang molibdenum disulfide ay patunayan na isang mahalagang materyal sa pagsubok para sa mga aparato ng spintronic habang sumusulong ang teknolohiya sa mga hinaharap na kalakal.
Tulong: “Mga Spin-state sa MoS2 Naho Tsunetama, Shohei Iguti, Malgazhata Verzhbovskaya, Akiko Ueda, Yosan Won, Sinae Heo, Yesul Zhong, Yutaka Wakayama at Kazuhira Marumota, Marso 5, 20 Mga materyales sa komunikasyon.
DOI: 10.1038 / s43246-021-00129-y