Genom att surfa vidare godkänner du att vi använder cookies. Jag förstår

Ny spinn på it

atom-med-kompisar.jpg

I dagens informationsteknologi används ljus och elektronladdning för att bearbeta och överföra information. Nu har forskare vid Linköpings universitet och KTH hittat svaret på en avgörande utmaning i jakten mindre, snabbare och mer energisnål it.

Länge har forskare världen över undersökt möjligheten att utnyttja ytterligare energi hos elektroner, nämligen deras spinn. Elektronik som utnyttjar både elektronens spinn och dess laddning kallas spinntronik.

Ungefär som jordklotet snurrar runt sin egen axel kan elektroners spinn liknas vid att de roterar medurs eller moturs runt sin axel. Riktningen på rotationen kallas uppspinn respektive nerspinn och kan bära information, på motsvarande sätt som elektronladdningen bär information i dagens elektronik.

Problem vid värme

Informationen som kodas med elektronernas spinntillstånd kan i princip omvandlas till ljus av en ljuskälla, så att informationen kan skickas över långa avstånd i exempelvis optiska fiber. Den här möjligheten att överföra kvantinformation öppnar upp för framtida informationsteknologi som använder både elektronspinn, ljus, och interaktionen mellan dem som kallas opto-spinntronik. Men det har funnits en hake.

– Det största problemet är att elektroner lätt växlar spinn vid högre temperaturer. En viktig aspekt för framtida tillämpningar av opto-spinntronik är att effektiv överföring av kvantinformation behöver kunna ske i rumstemperatur, men vid rumstemperatur är elektronernas spinn nästan slumpmässigt riktad. Det innebär att informationen som kodats med elektronernas spinn förloras eller blir alltför otydlig för att kunna omvandlas på ett tillförlitligt sätt till distinkt cirkulärt polariserat ljus, säger Weimin Chen vid Institutionen för fysik, kemi och biologi, IFM, i ett pressmeddelande.

Spännande språngbräda

Nu har forskare vid Linköpings universitet och Kungliga Tekniska Högskolan designat en språngbräda mot framtidens informationsteknologi i form av en komponent som effektivt kan överföra information som bärs av elektroners spinn till ljus i rumstemperatur.

Den föreslagna komponentens unika förmåga att förstärka spinnsignaler beror på minimala defekter som forskarna har introducerat i materialet. Färre än en per en miljon galliumatomer förskjuts från sina bestämda platser i materialets kristallstruktur.

Forskarna hoppas att komponentkonceptet ska inspirera till nya designer av gränsytor mellan spinn och ljus, som kan få användning inom framtida opto-spinntroniktillämpningar.

Forskningen har finansierats med stöd av Vetenskapsrådet, AFM, regeringens strategiska satsning på avancerade funktionella material vid Linköpings universitet, och Energimyndigheten.

16 oktober 2018 Reporter anne hammarskjöld digit Foto adobestock

Senaste nytt