Per aumentare l'efficienza dei microchip, Le strutture 3D sono ora oggetto di indagine. Però, componenti spintronici, che si basano sullo spin dell'elettrone piuttosto che sulla carica, sono sempre piatte. Per indagare su come collegarli all'elettronica 3D, Il fisico dell'Università di Groningen Dr. Kumar Sourav Das ha creato canali di trasporto di spin curvi. Insieme ai suoi colleghi, scoprì che questa nuova geometria rende possibile la regolazione indipendente delle correnti di carica e di rotazione. I risultati sono stati pubblicati online dalla rivista Nano lettere il 13 settembre 2019.

Das è iniziato con due domande principali:come regolare la corrente di rotazione usando la geometria, e come creare il trasporto di spin in una nanostruttura 3-D. Lo spin elettronico è una proprietà della meccanica quantistica, un momento magnetico che può essere utilizzato per trasferire o memorizzare informazioni. Spin è già utilizzato nella memoria di archiviazione, e potrebbe essere utilizzato anche in circuiti logici.

Architettura curva

"Finora, la maggior parte dei dispositivi spintronici è basata su una struttura piatta. Volevamo scoprire come si comportano le correnti di spin in un canale curvo, " dice Das. Utilizzando substrati di ossido di silicio con trincee create da un raggio ionico, progettato all'HZDR di Dresda dal Dr. Denys Makarov, Das è cresciuto nanocanali di alluminio che hanno attraversato le trincee. In questa architettura curva, lo spessore dell'alluminio varia a dimensioni nanometriche, minore della lunghezza del rilassamento di spin.

Das ha utilizzato trincee di diverse dimensioni e ha misurato sia la resistenza di rotazione che le correnti di carica. "Quello che abbiamo scoperto è che le variazioni nella dimensione della trincea influenzano lo spin e il trasporto di carica nel canale in modo diverso, "Spiega Das. "Siamo quindi stati in grado di sintonizzare in modo indipendente sia le correnti di spin che quelle di carica in base alla geometria del canale".

Nuove funzionalità

Il suo collega Dr. Carmine Ortix dell'Università di Utrecht ha creato un modello teorico che descrive questo fenomeno. "La nostra teoria dimostra chiaramente che è possibile regolare in modo indipendente le caratteristiche di spin e carica utilizzando solo la forma dei materiali. Questa possibilità supera gli ostacoli tecnologici esistenti per l'applicabilità della spintronica nell'elettronica moderna, " afferma il Dr. Ortix. "L'estensione di strutture a bassa dimensione nello spazio tridimensionale può fornire i mezzi per modificare le funzionalità convenzionali o addirittura lanciare funzionalità completamente nuove adattando opportunamente la forma dei materiali reali".

"Questa scoperta è importante perché ci consente di mettere a punto i componenti spintronici in modo che corrispondano sia alla corrente di spin che alla corrente di carica dei circuiti elettronici, ", afferma Das. "Consente l'integrazione efficiente di iniettori e rilevatori di spin o transistor di spin nei moderni circuiti 3D". Ciò potrebbe aiutare a creare un'elettronica più efficiente dal punto di vista energetico, poiché la spintronica è un modo interessante per creare dispositivi a bassa potenza. "E ora possiamo utilizzare il nostro modello per progettare canali specifici".