Jumat, 15 Oktober 2010

Fisikawan Membuka Jalan Untuk Komputer Graphic Berbasis Spin

Hambatan isolasi atom-tipis sangat meningkatkan spin injeksi ke graphene. gambar Puncak menunjukkan aliran elektron (garis titik-titik) bila tidak ada isolator digunakan. Arus polarisasi spin elektron adalah sangat meningkat (gambar bawah) ketika sebuah isolator magnesium oksida digunakan seperti yang ditunjukkan. Gambar kredit: Kawakami lab, UC Riverside.

Sebuah elektron dapat terpolarisasi untuk memiliki orientasi arah, disebut datang spin ini dalam dua bentuk "spin." - elektron dikatakan baik "spin up" atau "spin down" - dan memungkinkan untuk penyimpanan data lebih dari mungkin dengan arus elektronik.Spin komputer, ketika dikembangkan, akan memanfaatkan keadaan spin elektron untuk menyimpan dan memproses sejumlah besar informasi ketika menggunakan energi lebih sedikit, menghasilkan lebih sedikit panas dan melakukan jauh lebih cepat daripada komputer konvensional yang digunakan saat ini.injeksi spin Tunneling adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan konduktivitas melalui isolator. Graphene, dibawa ke pusat perhatian dengan tahun ini Hadiah Nobel dalam fisika, adalah satu lembar-atom-atom karbon tebal tersusun dalam pola sarang lebah. Sangat kuat dan fleksibel, itu adalah konduktor listrik yang baik dan mampu menahan panas."Grafena memiliki antara karakteristik spin terbaik pengangkutan bahan pada suhu kamar," jelas Roland Kawakami, seorang profesor fisika dan astronomi, yang memimpin tim peneliti, "yang membuatnya menjadi kandidat yang menjanjikan untuk digunakan dalam komputer spin. Tapi spin injeksi listrik dari elektroda feromagnetik ke graphene tidak efisien. Keprihatinan yang lebih besar adalah bahwa daya tahan spin diamati adalah ribuan kali lebih pendek dari yang diharapkan secara teoritis. Kami ingin spin tahan lagi karena umur panjang, operasi lebih komputasi yang dapat Anda lakukan. "Untuk mengatasi masalah ini, di laboratorium Kawakami dan rekan disisipkan lapisan isolasi nanometer-tebal, yang dikenal sebagai "penghalang terowongan," di antara elektroda feromagnetik dan lapisan graphene. Mereka menemukan bahwa efisiensi injeksi spin meningkat secara dramatis."Kami menemukan peningkatan 30 kali lipat dalam efisiensi tentang bagaimana spin sedang disuntik oleh kuantum terowongan di insulator dan masuk ke graphene," kata Kawakami, yang juga anggota UC Riverside Center for Nanoscale Science and Engineering. "Sama menarik adalah bahwa isolator beroperasi seperti katup satu arah, sehingga aliran elektron dalam satu arah - dari elektroda untuk graphene - tetapi tidak yang lain. isolator ini membantu menjaga spin disuntikkan di dalam graphene, yang adalah apa yang menyebabkan efisiensi injeksi spin tinggi. Hasil berlawanan adalah demonstrasi pertama dari terowongan injeksi berputar ke graphene. Kami sekarang memiliki nilai rekor dunia untuk efisiensi spin injeksi ke graphene. "

Hasil penelitian muncul minggu ini di Physical Review Letters.

Dalam percobaan mereka, lab Kawakami juga membuat penemuan tak terduga yang menjelaskan singkat tahan spin elektron di graphene yang telah dilaporkan oleh peneliti eksperimen lain.Kawakami menjelaskan bahwa tahan spin biasanya diselidiki melalui eksperimen, dikenal sebagai pengukuran Hanle, yang menggunakan detektor spin feromagnetik untuk memantau elektron berputar di graphene karena mereka mengubah arah di medan magnet eksternal. Ketika timnya menempatkan penghalang terowongan di antara detektor spin feromagnetik dan graphene, maka seumur hidup spin dari pengukuran Hanle melonjak hingga sekitar 500 picoseconds (dibandingkan dengan nilai-nilai khas 100 picoseconds) meskipun para peneliti tidak melakukan apa pun berbeda dengan graphene sendiri ."Orang biasanya menganggap bahwa pengukuran Hanle akurat mengukur spin seumur hidup, tetapi hasil ini menunjukkan bahwa sangat meremehkan seumur hidup spin saat feromagnet adalah menyentuh graphene," kata Wei Han, penulis pertama kertas penelitian dan seorang mahasiswa pascasarjana di Kawakami laboratorium. "Ini adalah berita bagus karena itu berarti berputar seumur hidup benar dalam graphene harus lebih dari diberitakan sebelumnya -. Berpotensi banyak lagi"Kawakami menjelaskan bahwa, secara teoritis, graphene memiliki potensi yang sangat panjang berputar seumur hidup."Seumur hidup ini dapat mikrodetik lama," katanya. "Seumur hidup panjang adalah properti khusus graphene, sehingga bahan yang sangat menarik untuk komputer spin."Tumbuh hambatan isolasi pada graphene bukanlah proses yang sederhana atau mudah. insulator cenderung membentuk gumpalan pada lembaran graphene, karena sebagian graphene keengganan untuk membentuk ikatan yang kuat dengan bahan. Untuk menghindari masalah penggumpalan, dalam percobaan mereka tim Kawakami berlapis lembaran graphene dengan titanium (sekitar setengah atom tebal) menggunakan metode yang disebut epitaksi balok molekular. Lapisan titanium, para peneliti menemukan, mencegah isolator dari penggumpalan pada graphene atau geser dari itu.Selanjutnya dalam penelitian ini, laboratorium Kawakami berencana untuk menunjukkan perangkat spin logika kerja.Sumber : University of California, Riverside

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar