Gli scienziati del Tokyo Institute of Technology hanno proposto nuovi materiali quasi-1-D per potenziali applicazioni spintroniche, una tecnologia imminente che sfrutta lo spin degli elettroni. Hanno eseguito simulazioni per dimostrare le proprietà di spin di questi materiali e hanno spiegato i meccanismi alla base del loro comportamento.

L'elettronica convenzionale si basa sul movimento degli elettroni e riguarda principalmente la loro carica elettrica. Però, l'elettronica moderna sta per raggiungere i limiti fisici per continui miglioramenti. Ma gli elettroni hanno un'altra proprietà quantistica intrinseca chiamata "spin, " che può essere interpretato come un tipo di momento angolare e può essere "su" o "giù". Mentre i dispositivi elettronici convenzionali non si riferiscono allo spin dell'elettrone, la spintronica è un campo in cui lo spin degli elettroni conduttori è cruciale. Seri miglioramenti delle prestazioni e nuove applicazioni possono essere ottenuti attraverso le correnti di spin.

I ricercatori stanno ancora cercando di trovare modi convenienti per generare correnti di spin tramite strutture materiali che possiedono elettroni con proprietà di spin desiderabili. L'effetto Rashba-Bychkov (o semplicemente effetto Rashba), che comporta la rottura della simmetria degli elettroni spin-up e spin-down, potrebbe essere potenzialmente sfruttato per questo scopo. Il professore associato Yoshihiro Gohda del Tokyo Institute of Technology e il suo collega hanno proposto un nuovo meccanismo per generare una corrente di spin senza perdita di energia da una serie di simulazioni per nuovi materiali quasi-1-D a base di indio adsorbiti con bismuto che mostrano un gigantesco effetto Rashba . "Il nostro meccanismo è adatto per applicazioni spintroniche, avendo il vantaggio di non richiedere un campo magnetico esterno per generare corrente di spin non dissipativa, " spiega Gohda. Questo vantaggio semplificherebbe i potenziali dispositivi spintronici e consentirebbe un'ulteriore miniaturizzazione.

I ricercatori hanno condotto simulazioni basate su questi materiali per dimostrare che il loro effetto Rashba può essere grande e richiede solo l'applicazione di una certa tensione per generare correnti di spin. Confrontando le proprietà Rashba di molteplici varianti di questi materiali, hanno fornito spiegazioni per le differenze osservate nelle proprietà di spin dei materiali e una guida per ulteriori esplorazioni dei materiali.

Questo tipo di ricerca è molto importante in quanto sono necessarie tecnologie radicalmente nuove se intendiamo migliorare ulteriormente i dispositivi elettronici e andare oltre i loro attuali limiti fisici. "Il nostro studio dovrebbe essere importante per applicazioni spintroniche efficienti dal punto di vista energetico e stimolare un'ulteriore esplorazione di diversi sistemi Rashba 1-D, " conclude Gohda. Dalle memorie più veloci ai computer quantistici, i vantaggi di una migliore comprensione e sfruttamento dei sistemi Rashba avranno sicuramente enormi implicazioni.