Spintroniikkaa vauhdittaen

Nykyelektroniikkaa tehokkaampi spintroniikka näyttäisi saavan uutta puhtia viimeaikaisista tieteellisestikin yllättävistä löydöistä.

Kansainvälinen spintroniikkaan erikoitunut tutkijajoukko raportoi ensimmäisenä kasvattaneensa yleisen tietämyksen vastaisesti rautaseostettua ferromagneettista puolijohdetta, joka toimii huoneenlämmössä.

Ferromagneettisissa puolijohteissa on mahdollista hyödyntää elektronien spinin vapausasteita mutta tähän asti sellainen on onnistunut vain absoluuttisissa lämpötiloissa.

"Puolijohteisuuden ja magnetismin yhdistäminen tarjoasi uusia mahdollisuuksia hyödyntää spinin vapausasteita puolijohdekomponenteissa", selittää tutkimusjohtaja Masaaki Tanaka Tokion yliopistosta. Tuloksemme avaa tavan toteuttaa puolijohteisia spintronisia rakenteita kuten spintransistoreita, jotka toimivat huoneen lämpötilassa."

Myös kahden ohutkalvomateriaalin atomimaisen tarkka yhdistäminen on tuottanut huoneen lämpötilan magnetismin. Tämä uusi ja yllättävä magneettinen vaikutus voisi avata uuden tien spintroniikalle ja jopa kvanttitietokoneille.

Saavutus perustuu topologisiin eristeisiin ja yksi tiedemaailman haasteista on ollut yhdistää topologisia ja materiaalia, jolla on hallittavia magneettisia ominaisuuksia. Nyt monet tutkijat kertovat löytäneensä tavan voittaa tämä haaste.

Esimerkiksi MIT:n johtama ryhmä sitoi yhteen topologista vismuttiselenideä (Bi2Se3) ja ultraohuen kerroksen magneettista europiumsulfidia (EuS). Tuloksena oleva kaksikerroksinen materiaali säilyttää kaikki topologisen eristeen eksoottiset elektroniset ominaisuudet ja yllättäen EuS:n täydet magnetointiominaisuudet jopa huoneenlämmössä.

Colorado State Universityn (CSU) fysiikan laboratorio on puolestaan johtanut tutkimusta, jossa löydettiin yllättäen, että polarisoimattomalla valolla voidaan tuottaa spinjännitettä yksittäisen elektronin kvantti spinnauksesta.

Nykyisin spinvirtoja luodaan käyttämällä varausvirtaa, mikroaaltoja, lämmönlähdettä tai erityisellä polarisoidulla valolla. Tutkijoiden mukaan löytö on liian uusi ajateltavaksi reaalimaailman sovelluksiin sillä kyseessä on perustavanlaatuinen uusi kvantti-ilmiön löytö.