|
چند دهه است که ترانزیستورها از طریق حرکت الکترون‌ها کار انتقال اطلاعات را در
رادیو، تلوزیون و دیگر دستگاه‌ها به عهده دارند. اخیرًا دانشمندان دریافته‌اند
که اگر از خاصیت دیگر الکترون یعنی چرخش اسپینی استفاده کنند، ترانزیستورها
کم‌مصرف‌تر و پرسرعت‌تر کار خواهند کرد؛ این در حالی است که گرمای کمتری را نیز
تولید می‌کنند.
در سال ۱۹۲۱ حرکت اسپینی الکترون کشف شد. این حرکت یک مومنتوم زاویه است که
باعث می‌شود الکترون علاوه بر چرخش به دور هسته به دور خودش نیز بچرخد.
مدت‌هاست که دانشمندان سراسر دنیا به دنبال توسعه‌ی دستگاه‌های الکترونیکی برای
ذخیره‌سازی اطلاعات درون اسپین الکترون هستند. رشته‌ی نوظهور الکترونیک اسپینی
یا اسپینترونیک می‌تواند به‌عنوان انقلابی در زمینه‌ی ذخیره‌سازی اطلاعات و
کامپیوترهای کوانتومی به‌شمار رود.
تاکنون دانشمندان کنترل اسپین‌ها را در الکترونیک با به‌کارگیری یک مغناطیس
خارجی انجام می‌دهند؛ اما با کوچک‌تر شدن ترانزیستورها استفاده از مغناطیس بزرگ
خیلی کارا نیست و نمی‌توان با آن جهت‌گیری اسپین را انجام داد؛ اما اسپین را
می‌توان با نیروی دیگری به غیر از مغناطیس نیز تغییر داد. میدان الکتریکی علاوه
بر این که قابل انتقال است به‌راحتی می‌توان آن را خاموش و روشن کرد.
دانشمندان دانشگاه اوهایو در آمریکا، با شبیه‌سازی کامپیوتری موفق شدند برای
اولین بار اسپین الکترون را تنها با میدان الکتریکی تحت کنترل درآورند. آنها
برای انجام این پروژه با گروه دیگری در دانشگاه سینسیناتی همکاری کردند.
این گروه آزمایش مورد نظر را طراحی کرده و گروه دانشگاه اوهایو محاسبات و
پیش‌بینی رفتار الکترون را در این آزمایش بر عهده داشتند، آنها همچنین میزان
قدرت میدان الکتریکی برای کنترل اسپین را پیش‌بینی کردند.
این محاسبات منجر به پیدا شدن کلید اصلی انجام این آزمایش شد. مسیر حرکت
الکترون در این آزمایش باید نامتقارن باشد. تصور کنید از میان جنگلی در حال
عبور هستید و در دو سوی شما کوه قرار دارد اگر یکی از کوه‌ها بلندتر از دیگری
باشد تشخیص جهت برای شما ساده‌تر است؛ بنابراین وقتی مسیر حرکت الکترون
نامتقارن باشد شما می‌توانید بگویید کدام جهت بالا محسوب می‌شود.
کنترل الکترونیک اسپین یکی از مفاهیم اصلی در دستگاه‌هایی نظیر ترانزیستورها در
آینده خواهد بود و این آزمایش اولین گام محسوب می‌شود. گام بعدی می‌تواند انجام
آزمایش در دماهای بالاتری باشد؛ که به شرایط واقعی نزدیک‌تر است؛ چرا که این
آزمایش در دمای پایین و در حضور هلیوم مایع صورت گرفته‌است.
گفتنی است این پروژه در قالب مقاله‌‌ای در نشریه‌ی Nature Nanotechnology به
چاپ رسیده‌است.
|
