Truyền tín hiệu điện qua sóng spin

Các nhà vật lí ở Nhật lần đầu tiên đã có thể cho truyền một tín hiệu điện trên khoảng cách một mili mét qua một chất cách điện, sử dụng sóng spin. Kĩ thuật, liên quan đến việc biến đổi một dòng điện thành một tín hiệu spin và sau đó biến đổi ngược lại, có thể dùng trong các dụng cụ “điện tử học spin” khai thác spin lẫn điện tích của electron. Những dụng cụ như thế có sức thu hút to lớn vì chúng có thể nhỏ hơn và hiệu quả năng lượng hơn nhiều so với các mạch điện tử thông thường.

Sóng spin

Một sóng spin có thể truyền spin qua một chất cách điện. (Ảnh: Nature).

Một vấn đề đang cản trở sự tiến bộ của điện tử học spin là khó mà truyền đi những dòng electron phân cực spin trên những khoảng cách lớn hơn một micro mét trong các chất dẫn như đồng chẳng hạn. Ưu điểm của sóng spin – những dao động tập thể của các spin tĩnh trong một chất cách điện từ tính – là chúng có thể truyền đi hàng mili mét hoặc thậm chí hàng centi mét trong một số chất với sự tổn thất rất ít.

Hiệu ứng Hall spin

Kĩ thuật trên được phát triển bởi Eiji Saitoh và các đồng nghiệp tại trường đại học Tohoku, đại học Keio và Tập đoàn FDK. Họ chế tạo dụng cụ của mình từ một sợi dây hình chữ nhật dày 1.3 µm làm bằng chất cách điện từ tính Y3Fe5O12. Các điện cực platinum chỉ dày 15 nm lắng trên hai đầu dây, với 1mm Y3Fe5O12 trần giữa hai điện cực.

Đội nghiên cứu cho gửi một dòng điện qua một trong hai điện cực làm cho các electron  "spin-up" tập trung tại tiếp giáp giữa platinum và Y3Fe5O12, còn các electron “spin-down” tập trung tại mặt đối diện của platinum. Hành trạng này các nhà vật lí đã biết rõ và được gọi là hiệu ứng Hall spin.

Mặc dù các electron trong platinum không thể chạy vào chất cách điện, nhưng chúng có thể tác dụng một mô men quay lên các spin trong Y3Fe5O12 ở gần lớp tiếp giáp. Các spin tĩnh này sau đó tác dụng mô men qua lên các láng giềng của chúng, rồi những láng giềng này tác dụng lên những láng giềng của chúng nữa và spin thừa ra đó gợn sóng qua chất cách điện ở dạng một sóng spin.

Khi sóng spin này đi tới điện cực platinum kia, quá trình ngược lại xảy ra – sóng spin truyền spin qua lớp tiếp giáp, tạo ra một sự thừa thải các electron spin-up. Hiện tượng này tạo ra một điện áp Hall spin làm cho các electron chạy vào điện cực thứ hai.

Hướng tới ‘dây dẫn spin’

Mặc dù dụng cụ hiện nay không đưa vào được một dòng spin từ một nguồn bên ngoài – cũng không xuất ra một dòng spin – nhưng Saitoh phát biểu với physicsworld.com rằng nguyên lí trên cũng có thể sử dụng để chế tạo những dụng cụ làm được cả hai công việc đó. Hiện tượng này có thể khai thác để chế tạo các nguồn cấp dòng spin, hoặc để truyền dòng spin trên những cự li dài.

Saitoh còn tin rằng dụng cụ trên có thể dùng để chế tạo “dây dẫn spin” có thể một ngày nào đó thay thế cho dây dẫn thông thường trong các mạch tích hợp. Và vì sóng spin dao động ở tần số gigahertz, nên dụng cụ có thể thích ứng làm một nguồn phát vi sóng.

Đội nghiên cứu hiện đang cố gắng tối ưu hóa thiết kế của họ bằng cách thử những kết hợp khác nhau của các chất liệu.

Công trình nghiên cứu được tường thuật trên tạp chí Nature 464 262.


Theo physicsworld.com

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Lỗ đen thật ra có thể là lỗ sâu đục đang va chạm
14/07/2018
Khi hai lỗ sâu đục va chạm nhau, chúng tạo ra những gợn lăn tăn trong không-thời gian lan tỏa ra mọi phía. Theo một nghiên cứu
Phải chăng các nhà thiên văn đã tìm thấy khối lượng mất tích của vũ trụ?
10/07/2018
Vào thập niên 1960, các nhà thiên văn bắt đầu để ý thấy Vũ trụ dường như thiếu mất một phần khối lượng. Giữa các quan
Vì sao một số vết nứt đẩy nhau ra?
22/06/2018
Một nghiên cứu lí thuyết về sự lan truyền vết nứt đem lại một lời giải thích cho sự đẩy nhau mà người ta quan sát thấy
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 14)
22/06/2018
Các số lượng tử Số lượng tử chính mô tả mức năng lượng của các lớp vỏ electron không phải là cách duy nhất để chúng
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 13)
21/06/2018
Cấu trúc nguyên tử Mô hình nguyên tử mà Bohr và Rutherford mô tả là khá đơn giản, với một hạt nhân nguyên tử tại trung tâm,
Các va chạm hạt bên trong LHC trông như thế nào?
20/06/2018
Nếu hai proton va chạm ở tốc độ bằng 99,9999991% tốc độ ánh sáng thì chúng có tạo ra âm thanh hay không? Máy Va chạm Hadron
Những bài học thiên văn ngắn (Phần 3)
18/06/2018
Trái Đất quay tròn xung quanh Mặt Trời theo một vòng trònMô hình nhật tâm sơ khai Là nhà thiên văn học và nhà toán học xứ
Những bài học thiên văn ngắn (Phần 2)
18/06/2018
Rõ ràng Trái Đất không chuyển độngMô hình địa tâm Là một trong những nhà triết học có sức ảnh hưởng nhất ở phương

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com