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La percée de Spintronics pourrait aider à créer des appareils haute puissance

La percée de Spintronics pourrait aider à créer des appareils haute puissance

Des chercheurs de l'Université Purdue ont fait d'énormes percées dans le domaine de la spintronique qui a le potentiel de changer les appareils électroniques et l'informatique.

L'électronique ordinaire utilise la charge d'un électron pour coder les informations; les dispositifs spintroniques utilisent le spin d'un électron pour réaliser la même chose.

L'utilisation de cette propriété intrinsèque d'un électron a le potentiel de fabriquer des dispositifs de haute puissance qui consomment beaucoup moins d'énergie. Cependant, le domaine de la recherche est très nouveau et il y a des défis fondamentaux en matière de connaissances de base qui doivent être résolus.

Une nouvelle recherche développe un terrain d'essai précis

Nous sommes un pas de plus vers ces réponses grâce au développement d'un nouveau terrain de test de systèmes quantiques qui peuvent activer et désactiver les interactions des particules.

Ce nouveau terrain d'essai aidera les chercheurs à améliorer leur contrôle des informations de spin. Cela aidera à répondre à l'une des questions les plus pressantes du domaine qui concerne la façon dont le signal transporté par les particules à spin, connu sous le nom de courant de spin, se désintègre avec le temps.

«Le signal dont nous avons besoin pour faire fonctionner la spintronique et pour étudier ces choses peut se détériorer. Tout comme nous voulons un bon service de téléphonie mobile pour passer un appel, nous voulons que ce signal soit fort », a déclaré Chuan-Hsun Li, un étudiant diplômé en génie électrique et informatique à l'Université Purdue.

«Lorsque le courant de rotation diminue, nous perdons le signal.»

Connaissance fondamentale de la désintégration de spin

Les électrons interagissent avec tout ce qui les entoure et affichent différentes propriétés en eux-mêmes. L'interaction entre le spin et l'élan d'une particule est connue sous le nom de couplage spin-orbite.

La nouvelle recherche montre que le couplage spin-orbite et les interactions avec d'autres particules peuvent considérablement améliorer la désintégration de spin dans un fluide quantique appelé condensat de Bose-Einstein (BEC).

«Les gens veulent manipuler la formation du spin afin que nous puissions l'utiliser pour coder des informations, et une façon de le faire est d'utiliser des mécanismes physiques comme le couplage spin-orbite», a déclaré Li.

"Cependant, cela peut entraîner certains inconvénients, tels que la perte d'informations de spin." Les recherches récentes ont été complétées par un professeur de physique et d'astronomie et de génie électrique et informatique à l'Université de Purdue, Yong Chen.

Chen et son équipe ont créé un appareil qui peut être décrit comme un mini collisionneur de particules pour les BEC. L'appareil utilise des lasers pour refroidir les atomes de rubidium-87 dans une chambre à vide jusqu'à zéro absolu. Dans ces conditions, les atomes deviennent un BEC. C'est le plus froid et le plus étrange des cinq états de la matière.

À cet état quantique, les atomes commencent à présenter des propriétés ondulatoires, à mesure qu'ils refroidissent, ils commencent à se chevaucher et à cesser d'agir en tant qu'individus. Bien qu'il ne s'agisse pas techniquement d'un gaz, il est plus facile d'imaginer l'état BEC comme un gaz.

Les physiciens appellent familièrement l'état un fluide quantique ou un gaz quantique. À l'intérieur du mini-collisionneur, Chen a envoyé deux BEC avec des spins opposés se brisant l'un dans l'autre. Tout comme deux gaz différents le feraient, lorsqu'ils se heurtaient, ils se pénétraient partiellement et délivraient un courant de spin.

Des tests contrôlés ouvrent les portes à plus de recherche

«De nombreux phénomènes fascinants se produisent lorsque vous heurtez deux condensats. À l'origine, ils sont superfluides, mais lorsqu'ils entrent en collision, une partie du frottement peut les transformer en gaz thermique », a déclaré Chen.

«Parce que nous pouvons contrôler chaque paramètre, c'est un système vraiment efficace pour étudier ce type de collisions.»

En utilisant cette configuration, le scientifique peut activer et désactiver le couplage spin-orbite, ce qui leur permet d'étudier exactement ses effets sur la décroissance du courant de spin.

Chen espère qu'ils pourront continuer à utiliser leur terrain d'essai expérimental et leur courant de spin bosonique pour continuer à mieux comprendre les principes fondamentaux du transport de spin et de la dynamique quantique qui mèneront à des dispositifs spintroniques plus avancés.


Voir la vidéo: Dr. Neelabh Srivastava. Spintronics: A new era of electronic (Décembre 2021).