Sähkökenttä kääntää fononikiraalisuuden ferroelektrisessä kiteessä15.09.2026
”Olemme tässä osoittaneet kyvyn vaihtaa tietyn ferroelektrisen materiaalin kiraalisuutta kohdistamalla siihen sähkökenttä”, sanoo Xiaotong Li, kemian apulaisprofessori North Carolina State Universityssä. ”Ennen tätä työtä kiraalisia fononeja on havaittu erilaisilla tekniikoilla, mutta kiraalisten fononien vaihtamista ja aktiivista hallintaa ei ole osoitettu.” Tutkijat käyttivät kokeissaan ferroelektristä molekyylikidettä, triglysiinisulfaattia (TGS). TGS valittiin, koska sen rakenteellinen kiraalisuus ja ferroelektrinen polarisaatio ovat kytköksissä toisiinsa. Kun TGS jäähdytetään, se siirtyy paraelektrisestä vaiheesta, jossa kaikki dipolit ovat satunnaisesti suuntautuneet, ferroelektriseen vaiheeseen, jossa dipolit asettuvat paikoilleen ja synnyttävät spontaanin polarisaation. Tutkijat käyttivät ferroelektrisen vaiheen aikana sähkökenttää, joka aiheutti dipolimomenttien suuntautumisen yhteen suuntaan. Polaarisia ja kiraalisia suuntia voidaan myös vaihtaa sähkökentän vaikutuksesta, jolloin saavutetaan fononien kiraalisuuden ja spinin aktiivinen hallinta. ”Työssä havaitsimme, että ferrosähköisyys kontrolloi rakenteellista kiraalisuutta, kiraalisuus aktivoi kiraalisia fononeja lämpövirran vaikutuksesta ja kiraaliset fononit siirtävät impulssimomenttia elektronisiin spineihin, mikä mahdollistaa spinin sähköisen hallinnan”, Li sanoo. ”Jos vaihdat kätisyyttä eli kiraalisuutta, voit ohjata spinin suuntaa – käytännössä tarjoamalla sähköisen säätönupin spinille”, sanoo postdoc-tutkija Xiang-Bin Han. ”Rakenteen näkökulmasta, jos sähkökenttä – ensisijainen säätöparametri kiinteän olomuodon spintronisissa järjestelmissä – voi säädellä fononikiraalisuutta elektroni-fononi-kytkennän kautta, se voi poistaa tarpeen lisäsäätömekanismeille, jotka muuten lisäisivät laitteen monimutkaisuutta.” Tutkijoiden mukaan työ avaa mahdollisuuksia kiraalisten fononien ohjaamille spintronisille ja fotonisille laitteille, ja tätä menetelmää voidaan helposti mukauttaa toimimaan alalla jo käytössä olevien teknologioiden kanssa. Aiheesta aiemmin: Tutkijat löysivät kiraalisia fononeja Saada fononit vuorovaikuttamaan Hyvät vibat kvanttiviestinnälle |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.
Äskettäisessä tutkimuksessa tutkijat käyttivät sähkökenttää ferroelektrisen kiteen fononien kiraalisuuden vaihtamiseen. Työ voisi johtaa nopeampien ja energiatehokkaampien spintronisten laitteiden luomiseen.