Una nueva teoría de los científicos de la Universidad de Rice podría reforzar el creciente campo de la electrónica de rayos X, dispositivos que dependen tanto del estado de un electrón como de la potencia bruta requerida para impulsarlo.

El teórico de los materiales Boris Jakobson y el estudiante graduado Sunny Gupta de la Brown School of Engineering en Rice describen el mecanismo detrás de la división de Rushpa, un efecto observado en compuestos cristalinos que puede afectar los estados de espín de electrones «arriba» o «abajo», análogo a «encender» o «apagado» en transistores comunes.

«Spin» es un nombre inapropiado, ya que la física cuántica une electrones en sólo dos estados. Pero esto es beneficioso, ya que les da la capacidad de convertirse en partes esenciales de las computadoras cuánticas de próxima generación, así como en dispositivos electrónicos cotidianos más potentes que usan mucha menos energía.

Sin embargo, encontrar los mejores materiales para leer y escribir estas partes es un desafío.

El modelo de Rice distingue las capas individuales para predecir los pares heterogéneos, las capas bidimensionales de dos capas, que permiten una gran división de rachapa. Estos permitirán controlar la rotación de suficientes electrones para hacer transistores que giran a temperatura ambiente, que son una versión más avanzada de los transistores comunes que dependen de la corriente eléctrica.

El principio de funcionamiento detrás Procesamiento de datos «Depende del flujo de electrones que se puede apagar o encender», dijo Gupta. Pero los electrones también tienen un grado de rotación de libertad que puede usarse para procesar información y son la base detrás de la electrónica espinal. La capacidad de controlar el giro de los electrones mejorando el efecto Raspa podría proporcionar una nueva funcionalidad para los dispositivos electrónicos.

Dijo: «Un teléfono móvil que tenga memoria rotacional será mucho más poderoso y consumirá mucho menos energía que ahora».

Jakobson y Gupta Yodan eliminan el ensayo y error en la búsqueda de materiales. Su teoría, presentada en Revista de la Sociedad Química Estadounidense, Su objetivo es precisamente eso.

“El giro del electrón son pequeños momentos magnéticos que generalmente requieren un campo magnético para controlarlos”, dijo Gupta. «Sin embargo, procesar tales campos en escalas pequeñas típicas de la informática es muy difícil. El efecto Raschba es el fenómeno que nos permite controlar la rotación de un electrón a través de un campo eléctrico de fácil aplicación en lugar de un campo magnético».

El Grupo Jacobson se especializa en cálculos a nivel de átomo que predicen interacciones entre sustancias. En este caso, sus modelos les ayudaron a comprender que calcular la carga efectiva de Born de los componentes individuales del material proporciona un medio para predecir la división de Raspha en una bicapa.

«La carga efectiva nacida caracteriza la tasa de cambio de la polarización del enlace bajo las perturbaciones externas de los átomos», dijo Gupta. «Cuando se apilan dos capas juntas, capturan efectivamente el cambio resultante en las redes y las cargas, lo que da como resultado la polarización de toda la capa intermedia y el campo de interfaz responsable de dividir la Raspa».

Sus modelos aparecieron en dos capas heterogéneas: redes de MoTe₂| Cerro₂O o MoTe₂| Punto₂– Este es un buen candidato para tratar el acoplamiento rashpa rotacional, que ocurre en la interfaz entre dos capas que se mantienen unidas por la fuerza de van der Waals débil. (Para los menos inclinados químicamente, Mo es molibdeno, Te es telurio, Tl es talio, O es oxígeno, Pt es platino y S es azufre).

Gupta señaló que se sabe que el efecto Raschba ocurre en sistemas con simetría refractada, donde el espín de un electrón es perpendicular a su momento, que genera un campo magnético. Su potencia se puede controlar mediante un voltaje externo.

Dijo: «La diferencia es que el campo magnético debido al efecto Raspa depende del impulso del electrón, lo que significa que el campo magnético experimentado por un electrón se mueve hacia la izquierda y se mueve hacia la derecha es diferente». « Imagina que un electrón con un espín apuntando en la dirección de zy moviéndose en la dirección de x experimentaría una racha dependiente del momento. campo magnético En la dirección y, que precederá a un electrón a lo largo del eje y y cambiará la dirección de su rotación. «

Cuando un transistor de efecto de campo convencional (FET) se enciende o apaga dependiendo del flujo de carga a través de una barrera de voltaje de puerta, los transistores giratorios controlan la longitud del frente de rotación mediante el campo eléctrico de la puerta. Si la dirección de rotación es la misma en la fuente del transistor y el drenaje, entonces el dispositivo está en funcionamiento; Si la dirección es diferente, se apagará. Debido a que el transistor rotatorio no requiere el mamparo electrónico que se encuentra en los FET, requiere menos energía.

“Esto le da a los dispositivos Spintronic una gran ventaja sobre los dispositivos tradicionales basados ​​en carga dispositivos electrónicos«Dijo Gupta.» Los estados de giro se pueden configurar rápidamente, lo que agiliza la transferencia de datos. La rotación no es volátil. La información enviada usando el giro permanece constante incluso después de una pérdida de energía. Además, se requiere menos energía para cambiar el giro en comparación con la generación de corriente para mantener las cargas de electrones en el dispositivo, por lo que los dispositivos electrónicos de giro consumen menos energía.

«Para el químico que hay en mí, la revelación aquí de que la fuerza de división del espín depende de la carga de Borne es muy similar al enlace iónico frente a la electronegatividad de los átomos en la fórmula de Pauling. Muy interesante y merece una mayor exploración», dijo Jacobson.