211service.com
Spintronics Goes Organic
Elektroninėse grandinėse tranzistoriai ir atminties įrenginiai apdoroja ir saugo elektronų krūvį. Manipuliuojant kita elektronų savybe, kvantiniu mechaniniu reiškiniu, žinomu kaip sukimasis, gali būti sukurti greitesni, mažesni ir energiją taupantys kompiuteriai. Jutos universiteto mokslininkai dabar žengė pirmąjį žingsnį link spintroninių prietaisų, pagamintų iš organinių medžiagų, kurie turėtų būti pigesni ir lengviau pagaminami nei iš iki šiol naudotų medžiagų.
Sukimo metu: Fizikai Christophas Boehme (dešinėje) ir Johnas Luptonas rado būdą, kaip valdyti elektros srovę organiniame šviesos dioduose, pakeisdami elektronų sukimosi būseną medžiagoje. Tai pirmasis žingsnis mažų, greitų spintroninių prietaisų, pagamintų iš organinių puslaidininkių, link.
Straipsnyje, paskelbtame m Gamtos medžiagos , mokslininkai aprašo naują eksperimentą, kuris leido išmatuoti elektronų sukimąsi organiniame šviesos diode (OLED). Naudodami magnetinį lauką, jie galėjo valdyti medžiagos sukimosi būseną, kuri taip pat pakeitė iš prietaiso išeinančią elektros srovę.
Praktinis spintroninis įrenginys turėtų naudoti elektros srovę, kad galėtų valdyti ir nuskaityti sukimus. Nors Jutos mokslininkai sukimui valdyti naudojo magnetinį lauką, jų darbas rodo spintronikos galimybę organiniuose puslaidininkiuose, sako Johanas van Tolas, atliekantis spintronikos tyrimus. Nacionalinė didelio magnetinio lauko laboratorija Talahasis, FL. Jis sako, kad sukimas buvo atliktas su kitomis medžiagomis, bet ne su tokio tipo polimerais.
Spintroniniai prietaisai lengviausia pagaminti iš magnetinių metalų, o mokslininkai taip pat pranešė apie pažangą gaminant juos iš įprastų neorganinių puslaidininkių, tokių kaip silicis ir galio arsenidas. Tačiau organinių puslaidininkių naudojimas gali turėti didelių pranašumų. [Ekologiški prietaisai] yra lengvai pagaminami, lengvai deponuojami ir struktūrizuojami; viskas labai pigu, sako Christophas Boehme'as , Jutos valstijos fizikos profesoriaus asistentas ir naujojo straipsnio bendraautoris. Galite uždėti juos ant lankstaus pagrindo ir galite spausdinti rašaliniu būdu.
Elektronų sukimasis gali vykti viena iš dviejų krypčių: aukštyn ir žemyn. Įprastose elektroninėse grandinėse srovė, tekanti per tranzistorių, reiškia bitą, kurio vertė yra vienas , o srovės nebuvimas reiškia bitą su reikšme 0 . Spintroniniame įrenginyje vienas ir 0 yra pavaizduoti sukimu aukštyn arba žemyn.
Norint sukurti funkcinį spintroninį įrenginį, svarbu tiksliai išmatuoti sukimosi kryptį. Šiuo metu elektronai su išlygintais sukimais gali būti įpurškiami į medžiagą, tačiau norint, kad šis sukimasis būtų valdomas įrenginyje, svarbu nustatyti, ar tie elektronai išlaiko savo sukimus.
Savo eksperimento metu Boehme ir jo kolegos perskaitė sukimąsi polimeriniame OLED matuodami iš jo išeinančią srovę. Prie prietaiso jie pritvirtino elektrodus ir kas 500 mikrosekundžių bombardavo jį mikrobangų impulsu.
Boehme paaiškina, kad sukimasis gali būti laikomas mažu strypo magnetu, nukreiptu tam tikra kryptimi. Šviesos dioduose, kai įtampa yra teikiama tam tikra kryptimi, neigiamo krūvio elektronai ir teigiamai įkrautos skylės sudaro poras. Kiekviena pora vėliau suyra arba praranda dalį energijos, išskirdama fotoną. Kadangi kiekvienas elektronas ir skylė turi tam tikrą sukimąsi, elektronų ir skylių pora gali turėti vieną iš keturių sukimosi būsenų: aukštyn-aukštyn, aukštyn-žemyn, žemyn-aukštyn ir žemyn. Tik vienas iš šių keturių gali irti ir gaminti šviesą, sako Boehme. Tai reiškia, kad iš polimero pagaminti OLED greičiausiai nepasieks didesnio nei 25 procentų efektyvumo, priduria jis.
Tuo pačiu metu gali pasikeisti dalelės sukimosi kryptis. Taigi, tarp visų elektronų skylių porų, susidariusių LED medžiagoje, Boehme teigimu, viena iš tų, kurios negali [skleisti šviesos], gali staiga apsiversti ir virsti viena iš keturių būsenų, galinčių skleisti šviesą. Daugiau šviesą skleidžiančių būsenų padidina medžiagos šviesos srautą, tačiau kadangi elektronai ir skylės sunaikinami, srovė mažėja.
Mikrobangų impulsas keičia polimero OLED sukimus tokiu būdu, kurį lemia impulso ilgis ir dažnis. Rezultatas yra pakaitomis sukurti daugiau ar mažiau šviesą skleidžiančių būsenų, mažinant ir didinant srovę. Kuo didesnis mikrobangų impulso dažnis, tuo greičiau didėja ir mažėja srovė.
Mes parodėme, kad kai nuosekliai manipuliuojate sukimais, kai sukate juos iš viršaus į apačią ir viską, kas yra tarp jų, matote sukimosi judesio pėdsaką išmatuotoje srovėje, sako Boehme.
Tyrėjai mano, kad jų darbas taip pat galėtų padėti tobulinti OLED. Priemaišų patekimas į polimerines medžiagas gali pakeisti greitį, kuriuo medžiagoje esantys elektronai apsisuka, sako Boehme. Tai galėtų sukurti vis daugiau šviesą skleidžiančių būsenų, padidintų OLED efektyvumą daugiau nei 25 procentais ir lemtų šviesesnius įrenginius.