Elektron spin durumları artık önemli ölçüde daha yüksek hassasiyet ve verimlilikle incelenebilir ve bu da malzeme incelemesi ve veri işleme teknolojilerinde yeni bir potansiyel sağlar.
Japonya Ulusal Malzeme Bilimi Enstitüsü’nden araştırmacı Yaji ve Tsuda, malzemelerdeki elektron spin durumlarının önemli özelliklerini görebilen yeni bir mikroskop türü yarattı. Çalışma Science and Technology of Advanced Materials dergisinde yayımlandı. Elektronların spin olarak bilinen kuantum mekaniksel özelliği, sıradan şeylerin spininden daha karmaşıktır, ancak bir elektronun dönme momentumunun bir ölçüsü olarak onunla ilişkilidir.
Elektron spin durumları, içinde bulundukları malzemelerin elektriksel ve manyetik özellikleri üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir.
Yaji ve Tsuda tarafından yaratılan teknoloji, görüntüleme tipi spin çözümlü fotoemisyon mikroskopisi (iSPEM) olarak biliniyor. Bir malzemedeki elektron spinlerinin göreceli hizalanmasını, onlarla ışık etkileşimine girerek tespit ediyor.
Öncelikle elektron spin polarizasyonu odaklanılmakta.
Ekibin iSPEM ekipmanı, numuneleri hazırlamak ve analiz etmek için kullanılan birbirine bağlı üç ultra yüksek vakum odasından oluşuyor. Elektronlar ışık enerjisini emdikten sonra örnekten yayılır, daha sonra ekipman boyunca hızlandırılır ve bir spin filtre kristali ile etkileşime girerek değerlendirilir.
Sonuçlar, uzmanların malzemedeki elektron spin durumları hakkında bilgi toplamak için kullanabilecekleri görüntüler olarak sunulmaktadır.
Yaji’ye göre, iSPEM makinemiz veri toplama verimliliğini geleneksel makinelere göre on bin kat artırıyor ve uzamsal çözünürlüğü 10 kattan fazla geliştiriyor. Bu, mikrometre altı alanda şimdiye kadar ulaşılamayan seviyelerde küçük malzemelerin ve elektroniklerin elektriksel yapısını tanımlamak için muazzam bir fırsat sunuyor.
Bu ilerleme, hızla gelişmekte olan spintronik alanının bir parçası olarak, bilgi işlem ve diğer elektronik cihazlarda elektron spin durumlarının kullanımında ilerlemelere yol açabilir. Elektrik yükünün tipik kullanımına ek olarak, spintronik uygulamaları bilgiyi depolamak ve işlemek için elektron spini kullanır.
Yaji’ye göre bu, kuantum bilgisayarlar gibi daha enerji verimli ve daha hızlı elektrikli ekipmanlarla sonuçlanabilir. Kuantum mekaniksel davranışın nüanslarını bilgisayarlara uygulamak, bilgisayar kapasitesini artırma çabalarının ön saflarında yer alıyor, ancak şimdiye kadar elde edilen başarıların çoğu pratik uygulamalardan ziyade belirsiz gösterilerle sınırlı kaldı. Elektron spininin anlaşılması, kontrolü ve görselleştirilmesinde uzmanlaşmak muazzam bir ilerleme olabilir.
Yaji, şimdi makinemizi yeni nesil elektron spini tabanlı cihazlar inşa etme potansiyelini değerlendirmek için kullanmayı planlıyoruz, çünkü daha önce gözden kaçan mikroskobik ve yapısal olarak karmaşık örneklerin özelliklerini incelememize olanak tanıyacak.
Kaynak: phys.org/news