Winzige Diamantseile könnte eines Tages Überspannungsschutz durch Computer

Physiker haben einen ersten Blick auf die Art und Weise bekommen Elektronen spin in einem winzigen Diamant-Draht und einen weiteren Schritt unternommen, um die nächste Generation von Computergeräten.

Computer verwenden Elektronen, um Informationen zu senden – der 1 s und 0 s, aus denen Daten-Bits sind im Grunde das Vorhandensein oder Fehlen von Strom, der durch die Bewegung der Elektronen gebildet wird. Strom erzeugt Wärme, und es gibt Grenzen, wie klein Sie eine elektronische Schaltung zu machen, bevor es schmilzt.

Um die nächste Generation von Computern zu machen, haben Wissenschaftler bei Spin oder "Spintronik." gesucht Spin in Elektronen ist entweder nach oben oder unten und konnte speichern Bits von Informationen die Art und Weise, die ein Fluss von Elektronen wird ein- oder ausgeschaltet ist. Solche Geräte würde emittieren weniger Wärme als sie nicht auf Strom Vertrauen, für kleinere Schaltungen ermöglicht. [Verdreht Physik: 7 mind-blowing Experimente]

Einige High-End-Festplatten nutzen bereits Spin-Effekte, um Informationen zu speichern. Um nützlich machen Spintronik Computer Wissenschaftler müssen jedoch sehen die Spins und weiterleiten können.

Ein Team an der Ohio State University war in der Lage, die Übertragung von Spin-Informationen in nur ein paar Elektronen messen mit Hilfe ein Diamanten Draht nur 4 Mikrometer lang und 200 Nanometer breit, bis 4 Grad über dem absoluten Nullpunkt gekühlt.

"Das wichtigste Ergebnis war, dass wir den Spin-Transport in diesem Diamantseil gemessen." Wir fanden, dass Spin Transport effizient in Diamant-Draht ", sagte Studienautor Co Chris P. Hammel, Professor für Physik an der Ohio State University.

Im Experiment der Wissenschaftler gekühlt die Leitung eines kleinen künstlichen Diamanten ausgestreckt in Form einer dünnen Draht gemacht – das gleiche Material wie in einem traditionellen Verlobungsring. Dann ein Magnetfeld eingeschaltet und die Spins der Elektronen in den Draht mit einer winzigen Freischwinger gemessen. Sie fanden, dass der Spin-Zustand auf den Draht, aber im Gegensatz zu übertragen wurde in einen elektrischen Strom, blieb die Elektronen. Stattdessen den Spinzustand gereist, nicht die tatsächliche Elektronen auf den Draht wie eine Welle.

Die Diamant war nicht rein in den Sinn des Seins nur Kohlenstoff — es war dotiert mit etwas Stickstoff, um den Elektronen etwas Raum zum "ihre Spins flip" geben. Sie wählten Diamant, weil es nicht leitend (Förderung der Elektronen zu bleiben) und Hitze hält nicht. Es ist auch schwer und nicht korrodiert. In Nanometer-Strukturen vor künstlichen Diamanten erzielt worden, aber es ist nie ganz so benutzt worden.

Spin-Messungen vor getan worden, aber wurden in größeren Mengen an Material, und Milliarden von Elektronen beteiligt. Wenn Wissenschaftler der Spins Line-up zu messen, müssen sie verwenden große Magnetfelder und kann nur ein Elektron in 10.000 ausrichten. Um die Messung zu machen, schauen sie auf durchschnittlich Spinzustände. Normalerweise wäre 50 Prozent der Spins "up" und 50 Prozent unten wäre, aber mit einem Unterschied von 1 in 10.000 unter Milliarden von Elektronen, die durchschnittliche gehen Einweg oder andere – nach oben oder unten. Es ist wie ein Swing State Wahlstimmen zu betrachten – auch eine kleine Änderung in der durchschnittlichen Anzahl der Stimmen für eine Partei oder die anderen wird der Status "rot" oder "blau" zu machen, wenn Sie mit einer 50 / 50 Teilung beginnen.

"Es ist der"große Hammer"Ansatz", sagte Hammel.

Sein Team konnte Spins eine viel kleinere Anzahl von Partikeln ausrichten und brauchte nicht so starkes ein magnetisches Feld.

Messung der Elektronenspins mag esoterisch. Verstehen, wie man die Spins zu messen macht allerdings zwei Dinge. Ein, es zeigt den Weg in Richtung nützliche Kleinigkeiten, wie man eine funktionierende Computer haben kann, ohne zu wissen, ob die Bits Spin-Up oder Spin-Down sind. Zweitens die Messung zeigt was passiert wo Materialien aufeinander treffen, in kleinen Mengen – in diesem Fall dotiertem Diamant-Draht und der gewöhnliche Diamant.

"Eine der heikelsten Fragen, was an der Schnittstelle zwischen zwei Materialien geschieht", sagte Hammel. Das ist auch die Art der Umgebung, die in einem Computer-Chip vorhanden ist.

Die Studie erscheint in der 23. März-Ausgabe von Nature Nanotechnology.

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