Cơ chế tiết kiệm năng lượng mới sử dụng hiệu ứng Rashba

Các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Tokyo đã đề xuất những vật liệu gần như 1D mới cho các ứng dụng không gian tiềm năng, một công nghệ sắp tới khai thác sự quay tròn của các điện tử. Họ đã thực hiện mô phỏng để chứng minh tính chất quay của những vật liệu này và giải thích cơ chế đằng sau hành vi của chúng.

Điện tử thông thường dựa trên sự chuyển động của điện tử và chủ yếu liên quan đến điện tích của chúng. Tuy nhiên, các điện tử mang một tính chất vật lý lượng tử nội tại khác gọi là "spin", có thể được hiểu là một loại động lượng góc và có thể là "lên" hoặc "xuống". Trong khi các thiết bị điện tử thông thường không triển khai spin của các electron mà chúng sử dụng, thì điện tử học là một lĩnh vực nghiên cứu trong đó spin của các electron dẫn là rất quan trọng. Những cải tiến nghiêm trọng về hiệu suất và các ứng dụng mới có thể đạt được thông qua "dòng xoáy".

Có triển vọng như âm thanh điện tử học, các nhà nghiên cứu vẫn đang cố gắng tìm ra những cách thuận tiện để tạo ra dòng điện xoay chiều với cấu trúc vật chất sở hữu các điện tử có đặc tính quay mong muốn. Hiệu ứng Rashba-Bychkov (hay đơn giản là hiệu ứng Rashba), liên quan đến sự phân tách các electron spin-up và spin-down do sự phá vỡ đối xứng, có khả năng có thể được khai thác cho mục đích này. Các nhà nghiên cứu từ Viện Công nghệ Tokyo, bao gồm Phó giáo sư Yoshihiro Gohda, đã đề xuất một cơ chế mới để tạo ra dòng điện xoay chiều mà không mất năng lượng từ một loạt mô phỏng cho các vật liệu quasi-1D mới dựa trên bismuth được hấp phụ Hiệu ứng Rashba. Gohda giải thích: "Cơ chế của chúng tôi phù hợp với các ứng dụng spintronic, có một lợi thế là nó không yêu cầu từ trường bên ngoài để tạo ra dòng điện xoay chiều không phá hủy". Ưu điểm này sẽ đơn giản hóa các thiết bị spintronic tiềm năng và sẽ cho phép thu nhỏ hơn nữa.

Các nhà nghiên cứu đã tiến hành mô phỏng dựa trên các vật liệu này để chứng minh rằng hiệu ứng Rashba trong chúng có thể lớn và chỉ yêu cầu áp dụng một điện áp nhất định để tạo ra dòng điện xoay tròn. Bằng cách so sánh các thuộc tính Rashba của nhiều biến thể của các vật liệu này, họ đã đưa ra lời giải thích cho sự khác biệt quan sát được trong các tính chất quay của vật liệu và hướng dẫn thăm dò vật liệu tiếp theo.

Loại nghiên cứu này rất quan trọng vì các công nghệ hoàn toàn mới được yêu cầu nếu chúng tôi có ý định cải tiến hơn nữa các thiết bị điện tử và vượt quá giới hạn vật lý hiện tại của chúng. Gohda kết luận: "Nghiên cứu của chúng tôi rất quan trọng đối với các ứng dụng spintronic tiết kiệm năng lượng và kích thích khám phá thêm các hệ thống Rashba 1D khác nhau". Từ những ký ức nhanh hơn đến máy tính lượng tử, lợi ích của việc hiểu rõ hơn và khai thác các hệ thống Rashba chắc chắn sẽ có ý nghĩa rất lớn.

Theo Vista.gov.vn