tumblr hit tracking tool

Spinnströmmar har uppmärksammats i tidskrift om nanoteknik

Av Daniel Hörnell 2016-01-13
Tidigare rapporter inom detta forskningsområde är begränsade till mätningar vid kryogeniska temperaturer.
Forskare på Chalmers har för första gången rapporterat elektrisk uppmätning av spinnström. Upptäckten gjordes genom att använda en ferromagnetisk detektor. Resultaten är publicerade i tidskriften Nano Letters.

Material i fast tillstånd delades traditionellt upp i tre klasser: ledare, halvledare och isolatorer. Nyligen har en ny klass av material föreslagits och tagits fram – topologiska isolatorer – där både isolerande och ledande egenskaper kan finnas samtidigt i samma material. Topologiska isolatorer är isolerande inne i materialet, men ledande på ytan, med mindre resistans än konventionella material.

Detta är möjligt på grund av den unikt starka växelverkan mellan elektronernas spinn- och banrörelsemängdsmoment, med tillhörande tidssymmetri. Växelverkan är så stark att elektronernas spinn blir låst vinkelrätt mot rörelsemängden, vilket genererar en polariserad spinnström på ytan av den topologiska isolatorn när man applicerar ett elektriskt fält.

Tidigare rapporter inom detta forskningsområde är begränsade till mätningar vid kryogeniska temperaturer.


Dessa spinnpolariserade elektroner på ytan har ingen effektiv massa, och är extremt motståndskraftiga mot de flesta störningar från defekter eller orenheter. De kan möjliggöra spridningsfria spinnströmmar.

Spetsforskning från Chalmers

Forskarna på Chalmers har för första gången uppmätt spinnström elektriskt vid rumstemperatur, på ytan av den topologiska isolatorn vismutselenid (Bi2Se3), med hjälp av ferromagnetiska tunnelkontakter. Sådana kontakter är kända för att vara mycket känsliga för spinnpolarisering, och känner av Bi2Se3-ytan genom att mäta upp magnetoresistansen mellan parallell och antiparallell riktning av spinnströmmen och den ferromagnetiska magnetiseringen.

– Nyckelfaktorerna för de här resultaten vid rumstemperatur är topologiska isolatorkristaller av hög kvalitet och spinnkänsliga ferromagnetiska tunnelkontakter som förberetts noggrant genom nanoframställning i renrum, förklarar André Dankert, som är artikelns huvudförfattare.

Andra effekter utesluts

Tidigare rapporter inom detta forskningsområde är begränsade till mätningar vid kryogeniska temperaturer. Utifrån resultaten för storleken på spinnsignalen, dess tecken samt kontrollexperiment med olika mätningskonfigurationer utesluter författarna andra fysikaliska effekter.

– Våra resultat visar att spinnströmmar på ytan av topologiska isolatorer är elektriskt tillgängliga upp till rumstemperatur. Detta banar väg för ytterligare utveckling, som kan bli användbar för spinnbaserad informationsbehandling i framtiden, säger Saroj Dash, som leder forskargruppen.

Saroj Dash poängterar dock att forskningen på den här nya klassen av material och mättekniker fortfarande är i ett mycket tidigt skede, och fler experiment kommer att krävas för att få en djupare förståelse.

Warning: Unknown: open(/storage/content/65/195165/klienten.se/public_html/files/tmp/sess_ncopnttf0r7imb5ug6pqed7gu4, O_RDWR) failed: File too large (27) in Unknown on line 0 Warning: Unknown: Failed to write session data (files). Please verify that the current setting of session.save_path is correct (/storage/content/65/195165/klienten.se/public_html/files/tmp) in Unknown on line 0