_ Un nou Analiza de spin a materialelor: Beneficiile sondării stărilor de spin a electronilor la rezoluție și eficiență mult mai mare

Stările de spin a electronilor pot fi acum testate la rezoluție mult mai mare și mai eficient, deschizând noi oportunități în analiza materialelor și tehnologiile de procesare a datelor.

Cercetătorii Koichiro Yaji și Shunsuke Tsuda de la Institutul Național pentru Știința Materialelor din Japonia au dezvoltat un tip îmbunătățit de microscop care poate vizualiza aspecte cheie ale stărilor spinului electronilor din materiale. Studiul lor este publicat în revista Science and Technology of Advanced Materials: Methods.

Proprietatea mecanică cuantică a electronilor numită spin este mai complexă decât spin-ul obiectelor din lumea noastră de zi cu zi, dar este legată de aceasta ca un măsura momentului unghiular al unui electron. Stările de spin ale electronilor pot avea un impact semnificativ asupra comportamentului electronic și magnetic al materialelor din care fac parte.

Tehnologia dezvoltată de Yaji și Tsuda este cunoscută sub denumirea de microscopie cu fotoemisie cu rezoluție în spin de tip imagistic ( iSPEM). Utilizează interacțiunea luminii cu electronii dintr-un material pentru a detecta alinierea relativă a spinurilor electronilor. Se concentrează în special pe polarizarea spinului electronilor - măsura în care spinurile electronilor sunt aliniate colectiv într-o direcție specifică.

Mașina iSPEM a echipei este formată din trei camere de vid ultra-înalt interconectate pentru pregătirea și analiza eșantionului. Electronii sunt emiși din probă prin absorbția energiei luminoase, accelerați prin aparat și apoi analizați prin interacțiunea cu un cristal de filtru de spin. Rezultatele sunt afișate ca imagini pe care experții le pot folosi pentru a culege informațiile necesare despre stările spinului electronilor din probă.

„Comparativ cu mașinile convenționale, mașina noastră iSPEM îmbunătățește drastic eficiența achiziției de date cu zece mii. de ori, cu o îmbunătățire de peste zece ori a rezoluției spațiale”, spune Yaji. „Acest lucru oferă oportunități extraordinare pentru caracterizarea structurii electronice a materialelor și dispozitivelor microscopice la niveluri anterior inaccesibile în regiunea sub-micrometrică.”

Acest avans ar putea promova îmbunătățiri în utilizarea stărilor de spin electronic în procesarea informațiilor și a altor componente electronice. dispozitive, ca parte a domeniului în dezvoltare rapidă cunoscut sub numele de spintronica. În aplicațiile spintronice, starea de spin a electronilor este utilizată pentru a stoca și procesa informații, pe lângă utilizarea tradițională a sarcinii electrice.

„Acest lucru ar putea duce la dispozitive electronice mai eficiente din punct de vedere energetic și mai rapide, inclusiv cuantice. computere”, spune Yaji. Aplicarea subtilităților comportamentului mecanic cuantic în calcul este în fruntea eforturilor de a duce puterile de calcul la un alt nivel, dar până acum majoritatea progreselor au fost limitate la demonstrații arcane, mai degrabă decât la aplicații practice. Stăpânirea înțelegerii, controlului și vizualizării spinului electronilor ar putea fi un pas semnificativ înainte.

„Acum intenționăm să folosim mașina noastră pentru a investiga posibilitățile de dezvoltare a unei noi generații de dispozitive bazate pe spin electronic, deoarece ne va permite să analizăm proprietățile eșantioanelor mici și complexe din punct de vedere structural, ascunse anterior vederii”, conchide Yaji.

(Fluierul)