Un passo avanti verso Spintronics dopo l’hack

Ora un team di ricercatori provenienti da Svezia, Finlandia e Giappone ha progettato un componente semiconduttore in cui le informazioni possono essere trasferite in modo efficiente tra lo spin dell’elettrone e la luce a temperature più elevate, come mostrato da un comunicato stampa. Oltre agli elettroni che hanno una carica negativa, ha anche un’altra proprietà, che è lo spin, che può essere descritto semplicemente come un elettrone che ruota attorno al suo asse. L’elettronica rotante è pubblicizzata come un candidato promettente per la futura tecnologia dell’informazione perché presenta vantaggi come l’alta velocità e il minor consumo di energia rispetto all’elettronica convenzionale. Negli ultimi decenni, lo sviluppo dell’elettronica di spin a base di metalli è stato di grande importanza per la capacità di memorizzare grandi quantità di dati. Ma ci saranno molti vantaggi nello sviluppo di elettronica di spin basata su materiali semiconduttori, nello stesso modo in cui la tecnologia dei semiconduttori è oggi la spina dorsale dell’elettronica e della fotonica. Un vantaggio importante dell’elettronica di spin dei semiconduttori è che le informazioni rappresentate dallo stato di spin possono essere convertite e trasmesse alla luce e viceversa. Questa tecnologia è chiamata optoelettronica. Ciò dovrebbe consentire di combinare l’elaborazione e l’archiviazione delle informazioni basate sullo spin con la trasmissione ottica delle informazioni, afferma Weimin Chen, professore presso il Dipartimento di Fisica, Chimica e Biologia presso l’Università di Linköping, in un comunicato stampa. Il vero ostacolo allo sviluppo dell’elettronica di spin era che gli elettroni tendono a cambiare casualmente la direzione di rotazione quando la temperatura aumenta, così che le informazioni codificate con lo stato di spin degli elettroni vengono perse o diventano sfocate. Pertanto, uno dei requisiti di base per lo sviluppo dell’elettronica di spin basata su materiali semiconduttori è che possiamo dirigere tutti gli elettroni nello stesso stato di spin e mantenerli in questo modo, ovvero gli elettroni sono polarizzati a temperatura ambiente e sono molto più caldi. La ricerca precedente ha raggiunto un massimo del 60 percento della polarizzazione dello spin degli elettroni. Ora, i ricercatori dell’Università di Linköping, dell’Università di Tampere e dell’Università di Hokkaido hanno raggiunto oltre il 90% della polarizzazione di spin degli elettroni a temperatura ambiente. La polarizzazione di rotazione rimane alta fino a 110 ° C. Base di progresso descritta in Fotonica della natura, È la nanostruttura che gli scienziati hanno creato da strati di diversi materiali semiconduttori. Questa struttura optoelettronica del fuso contiene regioni su scala nanometrica chiamate punti quantici. Ogni punto quantico è circa 10.000 volte più piccolo dello spessore di un capello. Quando un elettrone colpisce un punto quantico, emette luce, o più specificamente un singolo fotone il cui stato è determinato dallo spin dell’elettrone. Pertanto, i punti quantici hanno un grande potenziale come interfaccia per la trasmissione di informazioni tra lo spin di un elettrone e la luce nell’elettronica di spin, nella fotonica e nei computer quantistici. Nello studio attuale, il team di ricerca ha dimostrato che lo spin dell’elettrone di un punto quantico può essere controllato a distanza utilizzando un filtro di spin ea temperatura ambiente. I punti quantici sono costituiti da arseniuro di indio (InAs) e uno strato di arseniuro di azoto di gallio (GaNAs) che funge da filtro di rotazione. Tra di loro c’è uno strato di arseniuro di gallio (GaAs). Strutture simili sono già in uso nell’optoelettronica a base di arseniuro di gallio e i ricercatori ritengono che potrebbe facilitare l’integrazione dell’elettronica di spin con i componenti elettronici e fotonici esistenti. – Siamo molto lieti che i nostri sforzi a lungo termine per aumentare la conoscenza richiesta per creare semiconduttori a base di azoto ben controllati stiano spingendo i limiti dell’elettronica di spin. Finora abbiamo avuto molto successo nell’utilizzo di tali materiali nell’optoelettronica, come celle solari ad alta efficienza e diodi laser. Stiamo ora cercando di continuare questo lavoro, combinando la fotonica e l’elettronica spontanea con una piattaforma comune per la tecnologia dell’informazione basata sulla luce e sulla rotazione, afferma il professor Mircea Jena, che guida il gruppo di ricerca presso l’Università di Tampere in Finlandia.