Управление электронами с помощью методов спинтроники

05.02.2025

Электроны, как известно, обладают отрицательным зарядом и играют ключевую роль в электрических токах. Однако, у них есть и другое важное свойство - спин, или магнитный момент. Эта характеристика несет в себе огромный потенциал для развития технологий, в частности, в области хранения данных. Управление спином электронов может привести к созданию более эффективных и мощных электронных устройств. Однако, до сих пор контролировать спин электронов было достаточно сложной задачей.

Традиционно для этого использовались магниты, способные управлять спином электронов. Один из известных методов заключается в том, что электрический ток пропускается через ферромагнитный материал, например, железо. Этот процесс выравнивает спиновую поляризацию электронов с магнитным полем материала. Однако, сейчас исследователи изучают и другие подходы, в том числе использование хиральных молекул. Эти молекулы уникальной формы могут также эффективно управлять вращением электронов, открывая новые возможности для электроники будущего.

Хиральные молекулы - это структуры, которые не имеют накладываемого зеркального отражения, например, спиральные структуры. Исследования показывают, что эти молекулы могут индуцировать поляризацию спинов на уровнях, сравнимых с ферромагнитными материалами, примерно на 60-70 процентов. Однако, этот метод все еще исследуется и остается предметом дискуссии в научном сообществе. Недавно исследователи из Университета Иоганна Гутенберга Майнца (JGU) смогли подтвердить существование так называемого эффекта хирально-индуцированной спиновой селективности (CISS).

"Наша группа исследовала влияние хиральных молекул с помощью методов спинтроники", - подчеркнула профессор Анджела Виттманн из Института физики JGU. - "Мы не пропускали ток заряда непосредственно через самые хиральные молекулы. Вместо этого мы создали гибридную систему, состоявшую из тонкой пленки золота с хиральными молекулами на ней. Хотя основная часть тока протекает через пленку золота, присутствие хиральных молекул изменяет состояние золота".

Исследователей интересовало, как спиновой ток преобразуется в ток заряда. В пленке, состоящей из чистого золота, около трех процентов спинового тока превращается в заряд, независимо от того, ориентирован ли спин электронов вверх или вниз.

Однако в гибридизированной системе слоя золота с хиральными молекулами результат совсем другой. Если молекулы на поверхности золота являются правыми, токи со спином электронов вверх превращаются в заряд гораздо эффективнее, чем токи со спином вниз. Результат будет прямо противоположным, если молекулы на поверхности золота являются левыми. Степень, к которой спиновой ток преобразуется в ток заряда, таким образом, зависит от хиральности молекул на поверхности золота.

"Кроме того, эффект векторный", - пояснил Виттманн. Если спиральная структура хиральной молекулы направлена вверх, этот эффект возникает только в том случае, если оборот более или менее в том же направлении или полностью противоположен этому". С другой стороны, если направление вращения не совпадает с направлением, в котором находится спиральная структура, эффект не возникает. Следовательно, направления вращения и оси спирали должны либо соответствовать, либо быть точно противоположными друг другу.

Исследование хиральных молекул в контексте спинтроники открывает новые перспективы для развития электроники. Управление спином электронов с помощью хиральных молекул может привести к созданию более эффективных и миниатюрных электронных устройств, а также к развитию новых технологий в области хранения и обработки информации. Дальнейшие исследования в этом направлении, вероятно, приведут к еще более значительным достижениям в области спинтроники и откроют перед нами новые горизонты возможностей.

<< Назад: Закрепление здоровой привычки занимает два месяца 05.02.2025

>> Вперед: Падения стариков повышают риск деменции 04.02.2025

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Звуки капель ускоряют прорастание на 30% 20.05.2026

Растения обладают удивительной чувствительностью к окружающему миру, и новые исследования показывают, что они способны воспринимать даже звуки. Ученые обнаружили, что семена риса ускоряют свое прорастание, реагируя на шум дождя. Этот механизм помогает растениям лучше приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды и может играть важную роль в их выживании. В ходе экспериментов исследователи записывали звуки дождя разной интенсивности. Оказалось, что падение капель создает значительное звуковое давление - сравнимое с тем, которое фиксируют на небольшом расстоянии от двигателей реактивных самолетов. Хотя такие звуки находятся за пределами человеческого слуха и плохо передаются из воды в воздух, они вполне способны влиять на семена, находящиеся под тонким слоем воды или почвы. Ученые провели серию опытов с посевным рисом, который традиционно высевают в увлажненную почву или под слой воды. Семена помещали в лужи глубиной 2,5-3 сантиметра и воспроизводили звуки дождя. Небол ...>>

Volkswagen ID. Polo GTI 20.05.2026

Volkswagen продолжает развивать легендарную линейку GTI, перенося ее дух в эпоху электромобилей. Компания официально представила ID. Polo GTI - первый полностью электрический "горячий" хэтчбек, который сочетает в себе современные технологии и фирменный драйверский характер моделей GTI, история которых началась еще в 1976 году с первого Golf GTI. Премьера новинки прошла во время знаменитой 24-часовой гонки на Нюрбургринге. Электромотор на передней оси развивает 222 л.с. (166 кВт) и выдает 290 Нм крутящего момента. Разгон с 0 до 100 км/ч занимает 6,8 секунды. Хотя динамика не претендует на звание рекордной в классе, Volkswagen сделал акцент на точной управляемости и узнаваемом "GTI-настроении". Для этого автомобиль оснастили блокировкой переднего дифференциала, адаптивной спортивной подвеской DCC и прогрессивным рулевым управлением. ID. Polo GTI использует ту же батарею емкостью 52 кВтч с химией NMC, что и обычная версия модели. Запас хода по циклу WLTP достигает 424 км. Поддержива ...>>

Коты охотнее разговаривают с мужчинами 19.05.2026

Домашние кошки всегда считались довольно сдержанными и избирательными в проявлении эмоций. Однако новое исследование показало, что наши пушистые питомцы гораздо активнее используют голос при общении с мужчинами, чем с женщинами. Это открытие помогает глубже понять особенности кошачьего поведения и природу их отношений с человеком. Ученые из Университета Анкары проанализировали реакцию 31 домашнего кота. Владельцы записывали на видео поведение животных в первые минуты после возвращения домой, стараясь вести себя максимально естественно. Результаты оказались весьма примечательными: в среднем за первые 100 секунд после прихода мужчины коты издавали 4,3 различных вокализации - мяуканье, мурлыканье или характерные "чириканья". При появлении женщины этот показатель составил всего 1,8. Исследователи изучили 22 разных типа поведения кошек, включая трение о ноги, зевки и реакцию на еду. Единственным значимым различием между мужчинами и женщинами оказалась именно частота вокализаций. Возра ...>>

Умная сушилка Xiaomi Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 19.05.2026

Компания Xiaomi представила новую модель Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 - инновационный многофункциональный комплекс, который кардинально меняет представление о сушке одежды и организации балконного пространства. Главное преимущество новинки заключается в гибкой системе организации. Устройство оснащено четырьмя независимыми зонами, благодаря чему одновременно можно сушить совершенно разные типы вещей - от легкого белья и носков до объемных одеял и верхней одежды. Для этого предусмотрено 38 открытых крючков, 32 вращающихся зажима, 20 выдвижных стержней и две специальные сетки, что позволяет оптимально использовать каждый сантиметр пространства. Еще одна яркая особенность - встроенное интеллектуальное освещение. 42-дюймовый световой модуль мощностью 36 Вт и световым потоком 3000 люмен способен полностью заменить потолочную люстру на балконе. Пользователи могут регулировать цветовую температуру в диапазоне от 3000 до 5700 K, создавая комфортную атмосферу для разных сценариев - ...>>

Сильнее всего мы злимся на самых близких 18.05.2026

Многие замечали одну и ту же странную закономерность: на работе или в общении с посторонними людьми мы способны сдерживать раздражение даже в сложных ситуациях, а дома можем вспыхнуть из-за сущей мелочи. Этот парадокс хорошо известен психологам и имеет глубокие нейробиологические причины. Оказывается, дело не в "плохом характере", а в особенностях работы нашего мозга и нервной системы. Когда мы находимся среди малознакомых людей, префронтальная кора головного мозга активно контролирует эмоции. Она выступает в роли внутреннего цензора, подавляя агрессию и помогая выбирать социально приемлемые реакции. Дома же мозг воспринимает окружение как максимально безопасное и предсказуемое, поэтому уровень контроля заметно снижается. В результате накопленные эмоции выходят наружу гораздо ярче и сильнее. Кроме того, мозг формирует особый "эмоциональный архив" именно на близких людей. Даже незначительные обиды и раздражения, которые мы переживаем годами, откладываются в памяти. При новом конфл ...>>

Случайная новость из Архива Шляпа со светодиодами против облысения 08.02.2026 Алопеция, или патологическое выпадение волос, остается одной из самых распространенных и психологически тяжелых проблем для миллионов людей по всему миру. Традиционные способы борьбы с ней - это либо медикаментозная терапия с неизбежными побочными эффектами, либо домашние приборы для низкоуровневой лазерной терапии, которые чаще всего представляют собой громоздкие шлемы. Такие устройства не всегда удобны в повседневной жизни, а их действие обычно ограничено точечным воздействием, что снижает эффективность. Однако ученые из Южной Кореи и Китая предложили принципиально новый подход - носимую "шляпу", которая сочетает комфорт обычной одежды с передовой световой терапией. В основе разработки лежат органические светодиоды (OLED), которые уже давно используются в современных дисплеях. В отличие от традиционных жестких лазерных модулей, OLED представляют собой тонкий гибкий слой углеродного материала, способный равномерно излучать свет на значительной площади. Исследователи встроили эти диоды в мягкую тканеподобную основу, которая идеально повторяет анатомические контуры головы. Благодаря этому световое воздействие распределяется по всей поверхности кожи головы, а не фокусируется лишь на отдельных участках, как это происходит в большинстве существующих устройств. Особое внимание ученые уделили точной настройке длины волны. Используя технологии, изначально разработанные для управления цветом в OLED-дисплеях, они настроили светодиоды на излучение инфракрасного света в узком диапазоне 730-740 нанометров. Именно этот спектр, по данным исследований, наиболее эффективно активирует клетки дермы, которые отвечают за питание, рост и регенерацию волосяных фолликулов. Главная цель состояла не в стимуляции уже существующих волос, а в замедлении процессов старения самих фолликулов - ключевого механизма, приводящего к постепенному облысению. Доктор Чо Ын Хэ, один из ведущих авторов работы, подчеркивает, что основное научное достижение заключается именно в доказательстве: правильно подобранная длина волны способна существенно замедлять возрастные изменения в клетках волосяных фолликулов. Это открывает путь к терапии, которая воздействует на причину проблемы, а не просто маскирует ее симптомы. Результаты лабораторных испытаний оказались весьма впечатляющими. В экспериментах на моделях старение клеток волосяных фолликулов в группе, подвергавшейся воздействию новой шляпы, замедлилось примерно на 92 % по сравнению с контрольной группой, где применялись стандартные методы световой терапии. Такой показатель говорит о том, что технология может быть значительно эффективнее существующих решений, особенно при длительном использовании. Важным преимуществом разработки стала ее носимая форма. В отличие от тяжелых шлемов, которые приходится надевать на 20-30 минут в день в строго фиксированное время, шляпа выглядит как обычный головной убор и теоретически может использоваться в течение нескольких часов без дискомфорта. Гибкая конструкция и равномерное распределение света делают ее удобной для интеграции в повседневную жизнь, что существенно повышает вероятность регулярного применения - главного фактора успеха любой длительной терапии.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026