Investigadores de UC Riverside utilizaron un enfoque poco convencional para determinar la fuerza de las interacciones de espín de electrones con los fonones ópticos en cristales antiferromagnéticos de óxido de níquel NiO.
NiO es un material prometedor para dispositivos espintrónicos, donde las señales no se transmiten por corrientes eléctricas sino por ondas de espín, que consisten en la propagación de perturbaciones en el orden de los materiales magnéticos, en forma de dominó. El equipo interdisciplinario de investigadores, dirigidode Alexander Balandin, distinguido profesor de ingeniería eléctrica e informática, utilizó la espectroscopia ultravioleta Raman para investigar cómo el orden de espín afecta las energías de los fonones en estos materiales. Los fonones son cuantos de vibraciones de iones, que constituyen la red cristalina de los materiales. Los fonones pueden interactuar conelectrones y sus espines, lo que conduce a la disipación de energía. Las aplicaciones prácticas de los dispositivos espintrónicos en el procesamiento de la información requieren un conocimiento preciso de la fuerza de la interacción del espín del electrón con los fonones.
"A pesar del hecho de que el óxido de níquel se ha estudiado durante muchos años, los misterios permanecen", dijo Balandin. "Nuestros resultados arrojan luz sobre algunos de los enigmas de larga data que rodean a este material, revelando un acoplamiento inusual de espín y fonón".
El equipo de UC Riverside también incluyó a Jing Shi, profesor de física, y Roger Lake, profesor de ingeniería eléctrica e informática, además de miembros de sus grupos de investigación, estudiantes graduados e investigadores postdoctorales.
"Nuestro equipo pudo realizar esta tarea mediante el uso de espectroscopía Raman con un láser ultravioleta, en lugar de los láseres de luz visible convencionales. El truco funcionó porque los picos de fonones relevantes se pueden ver con una resolución mucho mejor en el espectro de óxido de níquel bajo un láser ultravioletaexcitación ", añadió Balandin.
La investigación de la interacción espín-fonón tendrá implicaciones importantes para el desarrollo de dispositivos espintrónicos. A diferencia de los transistores electrónicos convencionales, los dispositivos espintrónicos codifican y comunican información, no con las corrientes eléctricas, sino con las corrientes de espín o las ondas de espín. Para estorazón, los materiales magnéticos eléctricamente aislantes, como el óxido de níquel, se pueden utilizar para el almacenamiento de memoria y el procesamiento de información
Evitando las corrientes eléctricas, los dispositivos espintrónicos tienen el potencial para una operación ultrarrápida y de baja disipación de energía. La interacción con fonones es uno de los mecanismos de disipación de energía en la espintrónica. Los datos reportados por los investigadores de la UCR pueden ayudar a optimizar el diseño dedispositivos espintrónicos al alterar las propiedades de los fonones y la forma en que los fonones interactúan con los espines de los electrones.
"Esperamos que nuestros resultados contribuyan a una mejor comprensión de los mecanismos de las interacciones de las ondas de espín con las vibraciones de la red cristalina y los canales de pérdida de energía en los dispositivos de óxido de níquel", dijo Balandin. "El siguiente paso será la investigación del espín-fonóninteracción en películas delgadas a nanoescala y estructuras hechas de este importante material antiferromagnético. "
La investigación se llevó a cabo bajo los auspicios del Centro de Investigación Energy Frontier de Spins and Heat in Nanoscale Electronic Systems SHINES en UC Riverside, que está financiado por el Departamento de Energía de EE. UU.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Riverside . Original escrito por Richard Chang. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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