Печатный полимер позволяет изучить хиральность и спины при комнатной температуре

Печатаемый органический полимер, который при печати собирается в хиральные структуры, позволил исследователям надежно измерить количество заряда, образующегося при преобразовании спина в заряд в спинтронном материале при комнатной температуре.

Настраиваемые свойства полимера и его универсальность делают его востребованным не только для менее дорогих, экологически чистых, печатаемых электронных приложений, но и для использования в понимании хиральности и спиновых взаимодействий в целом.

Спинтронные устройства — это электронные приборы, которые используют спин электрона, а не его заряд, для создания энергоэффективного тока, используемого для хранения данных, связи и вычислений. Хиральные материалы относятся к материалам, которые не могут быть наложены на свое зеркальное отражение — подумайте, например, о левой и правой руках. Если вы положите левую руку на правую, положение пальцев изменится на противоположное. Это и есть хиральность.

Хиральность в спинтронных материалах позволяет разработчикам управлять направлением спина внутри материала, что известно как эффект «спин-селективности, индуцированной хиральностью (CISS)». Эффект CISS возникает, когда ток заряда течет вдоль оси хиральности в хиральном материале, создавая спин — или преобразование заряда в спин — без использования ферромагнитных элементов. Преобразование заряда в спин необходимо для хранения памяти в вычислительных устройствах.

«Мы знаем, что CISS-преобразование заряда в спин эффективно работает в хиральных полупроводниках, но мы хотим знать, почему», — говорит Дали Сун, доцент физики, сотрудник Лаборатории органической и углеродной электроники (ORaCEL) в Университете штата Северная Каролина и соавтор работы. „И простой способ понять загадочную механику такого процесса — это обратить его вспять, то есть посмотреть на преобразование спина в заряд через обратный эффект CISS“.

Сунь работал с Йингом Диао, доцентом кафедры химической и биомолекулярной инженерии Иллинойсского университета Урбана-Шампейн и соавтором работы, который разработал процесс печати для сборки сопряженных органических полимеров в хиральные спиральные структуры.

«Органические материалы могут переносить спин на большие расстояния, но они плохо преобразуют спин в заряд, что необходимо для устройств спинтроники», — говорит Диао. „Сделав структуру этого материала хиральной, мы можем использовать ее для преобразования спина в заряд“.

«Эффект CISS возникает, если поместить заряд в хиральное спинтронное устройство, но выяснить, насколько эффективно заряд преобразуется в спин внутри устройства, очень сложно, поскольку трудно количественно измерить полученный спин», — говорит Сун.

Эффект спиновой селективности, индуцированный обратной хиральностью, или ICISS, когда вы помещаете спин в устройство и измеряете результирующий ток, не был изучен в органических полимерах. Но измерить ток гораздо проще, чем спин. Поэтому мы так и поступили.

Сун использовал микроволновое возбуждение в качестве метода спиновой накачки, чтобы ввести чистый спин в органический полимер и измерить результирующий ток.

Исследователи обнаружили, что время жизни спина в хиральном органическом полимере достигает наносекунды при комнатной температуре, в отличие от пикосекундного времени жизни в традиционных спинтронных материалах.

«Прелесть этого материала, помимо всего прочего, заключается в его настраиваемости», — говорит Сун. „Мы можем менять хиральность, проводимость и смотреть, как это влияет на спин или эффективность. Теперь у нас есть возможность понять, почему работают спинтроники на основе CISS, что может помочь нам разработать более совершенные и эффективные устройства“.

Электроника на основе полимеров гораздо менее энергоемка в изготовлении, чем современная электроника, и ее легко масштабировать для производства, — говорит Дьяо.

Поскольку полимерные полупроводники пригодны для печати — их можно печатать так же, как газеты, — они идеально подходят для портативных, гибких и растягивающихся приложений, от солнечных батарей до новых форм компьютеров.

Работа опубликована в журнале Nature Materials.

15.03.2024


Подписаться в Telegram



Хайтек

AEM: Гибридный полупроводник позволит лучше понять спинтронику
AEM: Гибридный полупроводник позволит лучше понять спинтронику

Электроны вращаются без электрического за...

Томские ученые представили цифровое решение для оптимизации НПЗ
Томские ученые представили цифровое решение для оптимизации НПЗ

Новый программный комплекс представили ученые ...

В НГУ разработали первые фильтры для технологии связи 6G
В НГУ разработали первые фильтры для технологии связи 6G

Уникальные фильтры для импульсной терагер...

Ученые КФУ выяснили, как дефекты в полупроводниках влияют на свет
Ученые КФУ выяснили, как дефекты в полупроводниках влияют на свет

Физическая модель, которая описывает взаимодей...

Новый метод синтеза лекарств открыли российские химики
Новый метод синтеза лекарств открыли российские химики

Новый метод синтеза производных пирролизидина ...

Advanced Materials: Созданы волокна в одежду для питания смартфона от тепла тела
Advanced Materials: Созданы волокна в одежду для питания смартфона от тепла тела

Термоэлектрический материал, который можно исп...

В Томском университете создали интегральные схемы для российских РЛС
В Томском университете создали интегральные схемы для российских РЛС

Первый российский комплект интегральных схем д...

Physical Review C: Синтезирован новый изотоп плутония
Physical Review C: Синтезирован новый изотоп плутония

Физики из Китая выяснили, что период...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Российские ученые предложили использовать вирус растений для лечения саркомы
Российские ученые предложили использовать вирус растений для лечения саркомы
Menopause: Ученые заподозрили роль эстрогена в развитии астмы
Menopause: Ученые заподозрили роль эстрогена в развитии астмы
AEM: Гибридный полупроводник позволит лучше понять спинтронику
AEM: Гибридный полупроводник позволит лучше понять спинтронику
FCoSc: Гигантские крысы поборются с незаконной торговлей дикими животными
FCoSc: Гигантские крысы поборются с незаконной торговлей дикими животными
В России разработали искусственные кости и новые методы лечения позвоночника
В России разработали искусственные кости и новые методы лечения позвоночника
TE&E: Животные потребляют алкоголь чаще, чем мы думаем
TE&E: Животные потребляют алкоголь чаще, чем мы думаем
Волнообразные упражнения со штангой: польза или вред
Волнообразные упражнения со штангой: польза или вред
JA&FC: Сорго обогащает рацион питания биоактивными соединениями
JA&FC: Сорго обогащает рацион питания биоактивными соединениями
Nature Communications: Жизнь все-таки можно повернуть назад
Nature Communications: Жизнь все-таки можно повернуть назад
МАИ: Дроны-дефектоскописты уступают человеку в точности, зато берут скоростью
МАИ: Дроны-дефектоскописты уступают человеку в точности, зато берут скоростью
EBioMedicine: Создан инструмент для выявления сепсиса у новорожденных
EBioMedicine: Создан инструмент для выявления сепсиса у новорожденных
Численное моделирование повысит эффективность 3D-печати из стали 316LSi
Численное моделирование повысит эффективность 3D-печати из стали 316LSi
Создан особо пластичный алюминиевый сплав для высокотехнологичных отраслей
Создан особо пластичный алюминиевый сплав для высокотехнологичных отраслей
Влияние цвета в архитектуре на самоконтроль человека: мнение эксперта МХПИ
Влияние цвета в архитектуре на самоконтроль человека: мнение эксперта МХПИ
Томские ученые представили цифровое решение для оптимизации НПЗ
Томские ученые представили цифровое решение для оптимизации НПЗ

Новости компаний, релизы

Международные эксперты оценили разработанную для нижегородского завода технологию
Регистрация сми на IV конгресс молодых ученых продлевается до 6 ноября
Фестиваль научных театров «Наука всем!» прошёл в Санкт-Петербурге
На старт! Внимание! MITEX!
Пироговская олимпиада для школьников по химии и биологии