Vědci vytvářejí magnetické nanohelice pro kontrolu točení elektronů při teplotě místnosti
Vědci v Jižní Koreji vytvořili magnetické nanohelice, které mohou kontrolovat elektronovou rotaci při teplotě místnosti.
Spintronics, také nazývaná spin Electronics, zkoumá zpracování informací pomocí vnitřní úhlové hybnosti (rotace) elektronů spíše než pouze jejich elektrický náboj. Cílem vědců klepnutím na Spin je vytvářet ukládání dat a logická zařízení, která pracují rychleji a spotřebovávají méně energie. Hlavní překážkou bylo vytváření materiálů, které mohou přesně a spolehlivě nastavit směr elektronového rotace.
Ve významném kroku pro nanotechnologii spin vytvořili vědci vedení profesorem Young Keun Kim z Korejské univerzity a profesorem Ki Tae Nam z národní univerzity v Soulu Magnetic nanohelice, které ovládají elektronovou rotaci. Přístup používá chirální magnetické materiály k regulaci rotace při teplotě místnosti a zjištění byla zveřejněna v Věda.
„Tyto nanohelice dosahují polarizace spinu přesahující ~ 80%-jen podle jejich geometrie a magnetismu,“ uvedl profesor Young Keun Kim z Korejské univerzity, autor souběžné studie. Dále zdůraznil: „Jedná se o vzácnou kombinaci strukturální chirality a vnitřního feromagnetismu, což umožňuje filtrování spin při teplotě místnosti bez komplexního magnetického obvodu nebo kryogeniky a poskytuje nový způsob, jak vytvořit chování elektronů pomocí strukturálního designu.“
Inženýrská chiralita v nanoměru
Výzkumný tým úspěšně vyrobil chirální magnetické nanohelice vlevo a praváky elektrochemicky kontrolou procesu krystalizace kovů. Kritická inovace zahrnovala zavedení stopových množství chirálních organických molekul, jako je cinchonin nebo cinchonidin, které vedly tvorbu helixů s přesně definovanou handedness – výkon zřídka v anorganických systémech.
Tým také experimentálně prokázal, že když tyto nanohelice vykazují pravou rukou, přednostně umožňují projít jedním směrem rotace, zatímco opačné rotace nemůže. Výše uvedené představuje objev 3D anorganické spirálové nanostruktury schopné ovládat elektronovou rotaci.
„Chirality je dobře pochopena v organických molekulách, kde handedness of struktura často určuje svou biologickou nebo chemickou funkci,“ poznamenal profesor Ki Tae Nam z Soulské národní univerzity, také spolupráci autor. „Ale v kovech a anorganických materiálech je kontrola chirality během syntézy nesmírně obtížná, zejména na nanočástice. Skutečnost, že bychom mohli naprogramovat směr anorganických helixů jednoduše přidáním chirálních molekul, je průlomem chemie materiálů. “
Měření a použití kontroly rotace
Pro potvrzení chirality nanohelací vyvinuli vědci metodu hodnocení chirality založené na elektromotickou sílu (EMF) a změřili EMF generovaný helixy pod rotujícími magnetickými polími. Levové a pravé helixy produkovaly opačné signály EMF, což umožňuje kvantitativní ověření chirality ani v materiálech, které silně neinteragují se světlem.
Výzkumný tým také zjistil, že samotný magnetický materiál prostřednictvím jeho vlastní magnetizace (zarovnání rotace) umožňuje transport na dlouhé vzdálenosti při teplotě místnosti. Tento účinek, udržovaný silnou výměnnou energií, je konstantní bez ohledu na úhel mezi chirální osou a směrem injekce rotace a nebyl pozorován v nemagnetických nanoheliích stejného měřítka. Výše uvedené je první měření asymetrického transportu spinu v relativně makro-měřítku chirálním těle. Tým také prokázal zařízení pevného stavu, které vykazovalo signály vedení chirality závislé na chiralitě a vydláždilo cestu pro praktické spintronické aplikace.
Profesor Kim zdůraznil potenciální dopad: „Věříme, že by se tento systém mohl stát platformou pro chirální spintroniku a architekturu chirálních magnetických nanostruktur“. Tato práce představuje silnou konvergenci geometrie, magnetismu a přenosu spinu, postavených z škálovatelných anorganických materiálů. Očekává se, že schopnost ovládat handedness (vlevo/vpravo) a dokonce i počet pramenů (dvojité, více helixů) pomocí této všestranné elektrochemické metody významně přispěje k novým oblastem aplikací.
Reference: The Sang Jeong, Eunjin Jong, Eunjin Won, Min Kyeo Lee, Min Moon, Min Moon, Min Moon, Minfan Moon, Min Week Lee, Jiong Kyok Lee, Sung Kyok Lee, 4. září 4. září 4. září Věda.
Doi: 10.1126/science.adx5963
Financování: Národní výzkumná nadace Koreje
Nikdy nezmeškáte průlom: Připojte se k zpravodaji Scitechdaily.
