Zespół naukowców dokonał przełomu w nanotechnologii dzięki odkryciu sposobu transferu informacji magnetycznych bezpośrednio na półprzewodnik. Nowa technika działa na zasadzie wytwarzania i polaryzacji spinu w urządzeniu na bazie krzemu, które pracuje w temperaturze pokojowej - po raz pierwszy udało się coś takiego osiągnąć. Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie Nature.

W przeciwieństwie do tradycyjnej elektroniki, która wykorzystuje ładunek elektronu, spinotronika opiera się na "spinie" elektronu i manipuluje jego kierunkiem. Kierunek rotacji elektronu obrazowany jest przez spin, który jest skierowany w górę lub w dół. W materiałach magnetycznych kierunek spinu elektronu można wykorzystywać do przechowywania informacji. Wyzwaniem dla nanotechnologii jest transfer informacji o spinie do półprzewodnika w taki sposób, aby przechowywana informacja mogła być przetwarzana w elektronicznych podzespołach opartych na spinie.

Technologia spinotroniczna ma potencjał, aby zrewolucjonizować sektor elektroniki i komputerów, umożliwiając przechowywanie ogromnych ilości danych w znacznie mniejszych urządzeniach niż jest to obecnie możliwe.

Opracowanie urządzenia bazującego na krzemie, które pracuje w temperaturze pokojowej jest przełomowe z dwóch powodów: po pierwsze krzem jest dominującym materiałem w produkcji nowoczesnej elektroniki, a po drugie do tej pory naukowcy byli w stanie jedynie zademonstrować kontrolę spinu elektronu w niskich temperaturach, niepraktycznych z punktu widzenia codziennych zastosowań.

Demonstracja wymiany informacji między materiałem magnetycznym a półprzewodnikiem w temperaturze pokojowej stanowi dobry krok w rozwoju technologii spinotronicznej. Przyjęcie się nowej technologii oznaczałoby ogromne oszczędności energii, ponieważ odwrócenie "spinu elektronu" wymagać będzie mniej mocy niż normalnego ładunku elektronu.

Aby osiągnąć wymianę informacji, zespół badawczy umieścił warstwę tlenku glinu o grubości jednego nanometra między materiałem magnetycznym a półprzewodnikiem. Transfer informacji odbywa się poprzez podłączenie prądu elektrycznego do warstwy tlenkowej, co powoduje magnetyzację w półprzewodniku. Co ważne, ta metoda dobrze się sprawdza z krzemem.

Zespół odkrył, że informacje o spinie rozprzestrzeniły się w krzemie na głębokość kilkuset nanometrów, co jest wystarczające na potrzeby funkcjonowania nanoskalowych podzespołów spinotronicznych.

Zespół badawczy, pod kierunkiem dr Rona Jansena z Instytutu Nanotechnologii MESA+ przy Uniwersytecie w Twente, w którego skład weszła również Fundacja na Rzecz Fundamentalnych Prac Badawczych nad Materią (FOM) - obydwie instytucje z Holandii - jest przekonany, że nowe odkrycie zwiększa prawdopodobieństwo opracowania w porę technologii spinotronicznej i może pomóc w zintegrowaniu krzemowej technologii spinu z bieżącą technologią elektroniczną.

Projekt dofinansowała Fundacja FOM oraz Holenderska Organizacja na rzecz Badań Naukowych.

Więcej informacji:

Nature:
http://www.nature.com/

Instytut Nanotechnologii MESA+, Uniwersytet w Twente:
http://www.mesaplus.utwente.nl/

Fundacja FOM:
http://www.fom.nl/live/english/home.pag

Źródło: CORDIS