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新理论可能会改变未来自旋电子电路的设h版复仇者联盟计

物理学 2021-12-13 23:59:07

埃因霍温理工大学的巴里·菲茨杰拉德 学分:乌得勒支大学 电荷的流动是电子电路的核心

然而,电子也有自旋,电子自旋流在自旋电子电路中起着至关重要的作用

这些对于我们未来的计算技术来说是必不可少的

传统自旋电子材料(如磁性材料)目前存在的一个问题是,它们容易受到电磁场的影响,这会扰乱自旋流

因此,抗这些磁场的非磁性材料是一种有吸引力的选择

埃因霍温理工大学和乌特勒支大学的雷姆伯特·杜恩与乌特勒支大学的安德烈亚斯·吕克瑞格尔一起开发了一种研究非磁性材料中自旋输运的新理论

这一理论有助于未来自旋电子学应用中新材料的设计和开发

自20世纪90年代以来,自旋电子学一直处于从硬盘到智能手机等技术发展的前沿

电子电路使用电子电荷来处理信息,其中电荷可能表示为1,没有电荷表示为0

自旋电子电路使用电子自旋来携带信息,自旋可以是“上”也可以是“下”

在自旋电子学中,这两种自旋状态代表1和0

这些自旋产生微小的磁场,当暴露在磁场中时,自旋会被迫向一个方向排列

材料中这些自旋的排列由自旋波辅助,也称为磁振子

典型地,自旋电子电路基于不传导电荷但可以传输自旋的磁性绝缘体

然而,电磁场会破坏自旋方向并导致不稳定性

另一方面,非磁性材料不受电磁场的影响,这意味着它们可以可靠地传递自旋信息

与磁振子不同,自旋信息可以通过声子在非磁性材料中传输,声子是参与振动波通过材料传输的准粒子

应用物理系和乌得勒支大学的教授伦伯特·杜恩与乌得勒支大学的安德烈亚斯·吕克里格尔一起开发了一种新的理论来研究自旋通过声子在非磁性材料中的传播

学分:埃因霍温理工大学 模型细节 在他们的新模型中,杜恩和吕克瑞格尔将一种非磁性材料夹在两种磁性材料之间

磁振子携带的自旋电流在非磁性材料左侧的磁性材料中产生

当自旋电流到达界面时,它与非磁性材料中的自旋相互作用,导致通过非磁性材料的声子调节的自旋电流

当声子电流到达第二非磁性材料/磁性界面时,声子自旋电流在右边的磁性材料中引发磁振子电流

杜恩说:“该模型表明,磁性绝缘体中的自旋和非磁性材料中的声子之间的相互作用促进了磁体之间的自旋电流,该电流通过分隔磁体的非磁性绝缘体移动。”

重要的是,由此产生的声子自旋电流允许在毫米级的距离上从一个磁体到另一个磁体的自旋转移

“我们的模式只是第一步

这需要通过实验来验证,但这可能会对未来的电驱动自旋电子器件产生实际影响。”

这项工作发表在《物理评论快报》上,并刊登在美国物理学会的在线免费杂志《物理学》上

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