Zmiany spinu szybsze niż sądzono

| Astronomia/fizyka
Alain Herzog/EPFL

Technologie spintroniczne właśnie zyskały na atrakcyjności. Szwajcarzy z Politechniki Federalnej w Lozannie (EPFL) wykazali, że zmiana wartości spinu odbywa się w elektronach znacznie szybciej niż sądzono. Dotychczas uważano, że elektron zmienia wartość spinu zbyt wolno, by można było wykorzystać to np. do budowy spintronicznych dysków twardych. Naukowcy ze Szwajcarii wykazali jednak, że przełączanie spinu odbywa się co najmniej 100 000 razy szybciej, niż dotychczas sądzono.

Zmiany spinu są już wykorzystywane w wielu technologiach, używa się ich między innymi w urządzeniach emitujących światło, jak OLED, systemach oszczędzania energii czy fototerapii przeciwnowotworowej. Na zmianach spinu opiera się cała nadzieja związana ze spintroniką, jednak dotychczas uważano, że zmiany te zachodzą zbyt wolno, by były przydatne w nowoczesnej elektronice.

Teraz w laboratorium na którego czele stoi Majed Chergui udowodniono, że elektrony są w stanie przełączyć się pomiędzy czterema stanami spinu w ciągu zaledwie 50 femtosekund, czyli 50 biliardowych części sekundy. Rozdzielczość czasu zawsze była problemem. Przez lata laboratoria badały zmiany spinu za pomocą technik, które pozwalały na uchwycenie od milionowych do miliardowych części sekundy. Sądzono zatem, że zmiana odbywa się w takim przedziale czasu - mówi Chergui.

Już w 2009 roku Chergui dokonał pomiaru, z którego wynikało, że przeskok od stanu „0” do stanu „2” trwał 150 femtosekund. To sugerowało, że przełączenie nastąpiło bezpośrednio pomiędzy stanami, a nie poprzez stany pośrednie. Mimo to społeczność naukowa nadal utrzymywała, że spin przełącza się poprzez stany pośrednie. Chergui nie dawał jednak za wygraną. Wraz ze współpracownikami udoskonalał metody pomiarowe. Oświetlał badaną próbkę laserem, wzbudzając elektrony, a laserem ultrafioletowym mierzył zmiany spinu. Badania wykazały, że zmiana między „0” a „2” zachodzi w 50 femtosekund, a i tak prawdopodobnie czas ten został wydłużony przez niedokładność metody pomiarowej. Jednak, co ważniejsze, uzyskany wynik potwierdza, że zmiana jest bezpośrednia.

Autor:

Źródło: PhysOrg

spin spintronika zmiana