Des chercheurs de l’Université d’État de Caroline du Nord et de l’Université de Caroline du Nord à Chapel Hill ont utilisé des phonons chiraux pour convertir la chaleur perdue en informations de spin, sans avoir besoin de matériaux magnétiques. La découverte pourrait conduire à de nouvelles courses de dispositifs spintroniques moins coûteux et économes en énergie pour une utilisation dans des applications allant de la mémoire informatique aux réseaux électriques.
Les appareils spintroniques sont des appareils électroniques qui exploitent le spin d’un électron, plutôt que sa charge, pour créer un courant utilisé pour le stockage de données, la interaction et l’informatique. Les dispositifs caloritroniques de spin – ainsi appelés parce qu’ils utilisent l’énergie thermique pour créer un courant de spin – sont prometteurs automobile ils peuvent convertir la chaleur perdue en informations de spin, ce qui les rend extrêmement économes en énergie. Cependant, les dispositifs caloritroniques de spin actuels doivent contenir des matériaux magnétiques afin de créer et de contrôler le spin de l’électron.
“Nous avons utilisé des phonons chiraux pour créer un courant de spin à température ambiante sans avoir besoin de matériaux magnétiques”, explique Dali Solar, professeur agrégé de physique et membre de l’Organic and Carbon Electronics Lab (ORaCEL) de la North Carolina Point out College.
“En appliquant un gradient thermique à un matériau contenant des phonons chiraux, vous pouvez diriger leur second cinétique et créer et contrôler un courant de spin.” déclare Jun Liu, professeur agrégé de génie mécanique et aérospatial à NC Condition et membre ORaCEL.
Liu et Sunlight sont co-auteurs correspondants de la recherche, qui apparaît dans Mother nature Products.
Les phonons chiraux sont des groupes d’atomes qui se déplacent dans une way circulaire lorsqu’ils sont excités par une supply d’énergie – dans ce cas, la chaleur. Lorsque les phonons se déplacent à travers un matériau, ils propagent ce mouvement circulaire, ou moment cinétique, à travers celui-ci. Le minute cinétique sert de source de spin et la chiralité dicte la direction du spin.
“Les matériaux chiraux sont des matériaux qui ne peuvent pas être superposés à leur image miroir”, explique Sun. “Pensez à vos mains droite et gauche – elles sont chirales. Vous ne pouvez pas mettre un gant gaucher sur une principal droite, ou vice versa. Cette” latéralité “est ce qui nous permet de contrôler la way de la rotation, ce qui est essential si vous souhaitez utiliser ces appareils pour le stockage de la mémoire.”
Les chercheurs ont démontré des courants de spin générés par des phonons chiraux dans une pérovskite hybride organique-inorganique bidimensionnelle en utilisant un gradient thermique pour introduire de la chaleur dans le système.
“Un gradient est nécessaire car or truck la différence de température dans le matériau – du chaud au froid – entraîne le mouvement des phonons chiraux à travers celui-ci”, explique Liu. “Le gradient thermique nous permet également d’utiliser la chaleur résiduelle capturée pour générer un courant de spin.”
Les chercheurs espèrent que les travaux conduiront à des dispositifs spintroniques moins chers à produire et pouvant être utilisés dans une in addition grande variété d’applications.
“Éliminer le besoin de magnétisme dans ces appareils signifie que vous ouvrez grand la porte en termes d’accès aux matériaux potentiels”, déclare Liu. “Et cela signifie également une rentabilité accrue.”
“L’utilisation de la chaleur résiduelle plutôt que des signaux électriques pour générer un courant de spin rend le système économe en énergie – et les appareils peuvent fonctionner à température ambiante”, explique Solar. “Cela pourrait conduire à une variété de dispositifs spintroniques beaucoup plus massive que celle dont nous disposons actuellement.”
La recherche a été soutenue par la National Science Foundation et le US Office of Strength. Wei You, professeur de chimie à l’Université de Caroline du Nord à Chapel Hill et membre d’ORaCEL, est également co-auteur correspondant de l’étude.