211service.com
Spintronics Goes Organic
Elektroniskajās shēmās tranzistori un atmiņas ierīces apstrādā un uzglabā elektronu lādiņu. Manipulējot ar citu elektronu īpašību, kvantu mehānisko fenomenu, kas pazīstams kā spin, var radīt ātrākus, mazākus un energoefektīvākus datorus. Jūtas Universitātes pētnieki tagad ir spēruši pirmo soli uz spintroniskām ierīcēm, kas izgatavotas no organiskiem materiāliem, kurām vajadzētu būt lētākām un vieglāk izgatavojamām nekā līdz šim izmantotajiem materiāliem.
Griešanās laikā: Fiziķi Kristofs Bēms (pa labi) un Džons Lūptons ir atraduši veidu, kā kontrolēt elektrisko strāvu organiskajā LED, mainot materiālā esošo elektronu griešanās stāvokli. Šis ir pirmais solis ceļā uz mazām, ātrām spintroniskām ierīcēm, kas izgatavotas no organiskiem pusvadītājiem.
gadā publicētajā rakstā Dabas materiāli , pētnieki izklāsta jaunu eksperimentu, kas ļāva izmērīt elektronu griešanos organiskā gaismas diodē (OLED). Izmantojot magnētisko lauku, viņi varēja kontrolēt materiāla griešanās stāvokli, kas arī mainīja elektrisko strāvu, kas iziet no ierīces.
Praktiskai spintroniskai ierīcei būtu jāizmanto elektriskā strāva, lai kontrolētu un nolasītu griezienus. Lai gan Jūtas pētnieki izmantoja magnētisko lauku, lai kontrolētu griešanos, viņu darbs parāda spintronikas iespējamību organiskajos pusvadītājos, saka Johans van Tols, kurš veic spintronikas pētījumus. Nacionālā augsta magnētiskā lauka laboratorija Talahasī, FL. Viņš saka, ka griešanās manipulācija ir veikta citos materiālos, bet ne šādos polimēros.
Spintronic ierīces visvieglāk ir izgatavotas no magnētiskiem metāliem, un pētnieki ir arī ziņojuši par sasniegumiem to ražošanā no parastajiem neorganiskiem pusvadītājiem, piemēram, silīcija un gallija arsenīda. Bet organisko pusvadītāju izmantošanai var būt lielas priekšrocības. [Organiskās ierīces] ir viegli izgatavot, viegli noglabāt un strukturēt; tas viss ir ļoti lēti, saka Kristofs Bēms , fizikas docents Jūtā un jaunā raksta līdzautors. Varat tos uzklāt uz elastīga substrāta, un jūs varat tos uzklāt ar tintes drukāšanu.
Elektronu griešanās var notikt vienā no diviem virzieniem: uz augšu un uz leju. Parastajās elektroniskajās shēmās strāva, kas plūst caur tranzistoru, ir bits ar vērtību viens , savukārt strāvas trūkums nozīmē mazliet ar vērtību 0 . Spintronic ierīcē viens un 0 tiek attēlotas ar griešanos augšup vai lejup.
Lai izveidotu funkcionālu spintronisko ierīci, ir svarīgi precīzi izmērīt griešanās virzienu. Pašlaik elektronus ar izlīdzinātiem griezieniem var ievadīt materiālā, taču ir svarīgi noteikt, vai šie elektroni saglabā savus griezienus, ja šo griešanos paredzēts kontrolēt ierīcē.
Savā eksperimentā Boehme un viņa kolēģi nolasīja griešanos polimēra OLED, mērot no tā izplūstošo strāvu. Viņi pievienoja ierīcei elektrodus un bombardēja to ar mikroviļņu impulsu ik pēc 500 mikrosekundēm.
Boehme skaidro, ka griešanos var uzskatīt par niecīgu stieņa magnētu, kas norāda noteiktā virzienā. Gaismas diodē, pieliekot spriegumu noteiktā virzienā, negatīvi lādēti elektroni un pozitīvi lādēti caurumi veido pārus. Katrs pāris pēc tam sadalās vai zaudē daļu enerģijas, izstarojot fotonu. Tā kā katram elektronam un caurumam ir īpašs spins, elektronu-caurumu pārim var būt viens no četriem griešanās stāvokļiem: augšup, augšup, lejup, lejup uz augšu un lejup. Tikai viens no šiem četriem var sadalīties un radīt gaismu, saka Boehme. Tas nozīmē, ka no polimēra izgatavotie OLED, iespējams, nesasniegs efektivitāti, kas lielāka par 25 procentiem, viņš piebilst.
Tajā pašā laikā var mainīties daļiņas griešanās virziens. Tātad starp visiem elektronu caurumu pāriem, kas veidojas LED materiālā, Bēme saka, ka viens no tiem, kas nevar [izstarot gaismu], var pēkšņi apgriezties un pārvērsties vienā no četriem stāvokļiem, kas var radīt gaismu. Vairāk gaismas izstarojošo stāvokļu palielina materiāla gaismas jaudu, bet, tā kā elektroni un caurumi tiek iznīcināti, strāva samazinās.
Mikroviļņu impulss maina griešanos polimēra OLED tādā veidā, ko nosaka impulsa garums un frekvence. Rezultāts ir pārmaiņus radīt vairāk vai mazāk gaismu izstarojošu stāvokļu, samazinot un palielinot strāvu. Jo lielāka ir mikroviļņu impulsa frekvence, jo ātrāk palielinās un samazinās strāva.
Mēs esam parādījuši, ka, saskaņoti manipulējot ar griezieniem, apgriežot tos no augšas uz leju un visu, kas atrodas starp tām, jūs varat redzēt griešanās kustības nospiedumu uz izmērīto strāvu, saka Bēms.
Pētnieki uzskata, ka viņu darbs varētu arī palīdzēt uzlabot OLED. Piemaisījumu ievadīšana polimēru materiālos var mainīt ātrumu, kādā materiālā esošie elektroni apgriežas, saka Bēms. Tas varētu radīt arvien vairāk gaismu izstarojošu stāvokļu, palielinot OLED efektivitāti par vairāk nekā 25 procentiem un radot spilgtākas ierīces.