การหมุนวนของอิเล็กตรอนในเซมิคอนดักเตอร์สามารถทำให้เชื่องได้โดยการชี้นำการเคลื่อนไหวโดยรวมของพวกมันให้เป็นเกลียวที่ซิงโครไนซ์ การวิจัยใหม่แสดงให้เห็น การศึกษาซึ่งตีพิมพ์เมื่อวันที่ 2 เมษายนในวารสารNatureได้เปิดเผยหลักการใหม่ของฟิสิกส์และให้คำมั่นสัญญาว่าจะพัฒนาแกดเจ็ตสำหรับพกพาข้อมูลใหม่ ๆภาพประกอบของเกลียวหมุนที่มีอายุยาวนานนี้แสดงอิเล็กตรอนสีเขียวพร้อมลูกศรระบุทิศทางการหมุน
คีธ บรันส์
Jaroslav Fabian จาก University of Regensburg ในเยอรมนีกล่าวว่า “การทดลองนี้เป็นการค้นพบขั้นพื้นฐาน เป็นการค้นพบที่มีศักยภาพของอุปกรณ์”
อิเล็กตรอนทำตัวเหมือนลูกข่างพร้อมกับโมเมนตัมเชิงมุม เนื่องจากคุณสมบัตินี้ อิเล็กตรอนจึงรวมตัวกันด้วยสนามแม่เหล็กเล็กๆ ราวกับว่าอิเล็กตรอนมีแท่งแม่เหล็กเล็กๆ อยู่ภายใน กล่าวโดย Jake Koralek ผู้เขียนการศึกษาจาก Lawrence Berkeley National Laboratory ในแคลิฟอร์เนีย ในขณะที่ประจุของอิเล็กตรอนเป็นลบเสมอ การหมุนของอิเล็กตรอนสามารถขึ้นหรือลงได้ ขึ้นอยู่กับทิศทางของแกนหมุน “สปินนี้เป็นสมบัติของอิเล็กตรอนที่ไม่ได้ใช้ประโยชน์” โคราเล็กกล่าว การทำความเข้าใจและจัดการกับสปินของอิเล็กตรอนคือเป้าหมายของพื้นที่การวิจัยใหม่ที่มีชื่อว่า spintronics
ความท้าทายที่สำคัญในการทำให้สปินทำหน้าที่เป็นผู้ให้บริการข้อมูลที่มีประโยชน์คือความน่าเชื่อถือ เมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนผ่านสสาร การหมุนจะพลิกกลับเป็นบางครั้ง กลุ่มของอิเล็กตรอนที่มีสปินขึ้นทั้งหมดอาจสลายตัวอย่างรวดเร็วเพื่อให้มีสปินขึ้นและลงเท่าๆ กัน ซึ่งหมายความว่าพวกมันจะทิ้งข้อมูลใดๆ ที่พวกมันถืออยู่
“โดยทั่วไปแล้วสภาพแวดล้อมจะทำลายล้าง”
เฟเบียน ผู้เขียนคำอธิบายประกอบในวารสารNature ฉบับเดียวกัน กล่าว “สปินสามารถป้องกันตัวเองได้หรือไม่? นั่นคือสิ่งที่กระดาษเกี่ยวกับ”
เพื่อรักษาการหมุนให้คงที่ Koralek และทีมของเขาได้สร้างวัสดุเซมิคอนดักเตอร์พิเศษที่เกลี้ยกล่อมการหมุนแต่ละอันในลักษณะที่การวางแนวของพวกเขาสร้างเกลียวที่ประสานกันซึ่งไม่เคยสังเกตมาก่อน นักวิจัยตั้งค่าความยาวคลื่นของเกลียวโดยใช้เลเซอร์สองตัวเพื่อตั้งค่าสถานะการหมุนสลับกัน ขึ้นบ้างลง ในกระบวนการที่เรียกว่าการหมุนตะแกรง
นักวิจัยพบว่าการรวมสองปัจจัยที่ปรับแต่งอย่างละเอียดเข้ากับการคำนวณทำให้เกิดความเสถียรและเพิ่มอายุการใช้งานของสปินเฮลิคอล 100 เท่า ปัจจัยทั้งสองนี้เรียกว่า Rashba และ Dresselhaus นำไปสู่ ”การอนุรักษ์การหมุนรูปแบบใหม่” Koralek กล่าว “เราสามารถเคลื่อนสปินไปรอบๆ ได้อย่างรวดเร็ว และยังรู้แน่ชัดว่าแต่ละสปินคืออะไร”
นักวิจัยพบว่าอิเล็กตรอนในระบบใหม่มีการหมุนที่เสถียรนานถึงนาโนวินาทีหรือมากกว่านั้น หมายความว่าแรงที่ทำให้การหมุนพลิกนั้น “ไม่เกี่ยวข้อง” เป็นเวลานาน โคราเล็คกล่าว
ความเสถียรรูปแบบใหม่นี้ค่อนข้างปลอดภัยจากผลกระทบของอุณหภูมิ Koralek กล่าว แม้ว่าจะแข็งแกร่งขึ้นในอุณหภูมิที่เย็นจัด แต่เกลียวที่เสถียรยังคงอยู่ที่อุณหภูมิห้อง สิ่งนี้อาจทำให้เทคโนโลยีนี้สามารถนำไปใช้กับอุปกรณ์ในชีวิตประจำวันได้ในอนาคต
“มันน่าตื่นเต้นเพราะระบบพื้นฐานที่ไม่ธรรมดานี้” โคราเล็กกล่าว “นี่เป็นการเปิดประตูสู่ฟิสิกส์ใหม่ๆ มากมาย”
เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>> เว็บสล็อตแท้
