Ερευνητές στο Berkeley ανιχνεύουν άμεσα καθαρό εναλλασσόμενο ρεύμα σπιν

Τα μελλοντικά σπιντρονικά κυκλώματα θα χρησιμοποιούν τον προσανατολισμό των σπιν ενός ρεύματος ηλεκτρονίων για να αποθηκεύουν και να διαχειρίζονται πληροφορίες. Τέτοια, ωστόσο, ρεύματα πολωμένου σπιν δεν μπορούν να παρατηρηθούν άμεσα και τυπικά χαρακτηρίζονται με τη χρήση έμμεσων τεχνικών. Στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, Berkeley, ο Zi Qiu και οι συνάδελφοί του έχουν τώρα δείξει ότι παλμοί ακτίνων-Χ από μια πηγή σύγχνοτρον μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να μετρήσουν τη μετάπτωση των σπιν σε ένα υλικό, που αποκαλύπτει άμεσα τη ροή ενός ρεύματος σπιν. Η τεχνική επέτρεψε τους ερευνητές να παρατηρήσουν ένα ρεύμα σπιν καθώς διαδίδεται μέσω στρωμάτων διαφορετικών υλικών.

Τα ρεύματα σπιν γενικά ανιχνεύονται χρησιμοποιώντας μετρήσεις των αποτελεσμάτων που παράγουν στα μέταλλα μέσω των οποίων ρέουν. Μπορούν, για παράδειγμα, να δημιουργήσουν μια πτώση τάσης κάθετα στην κατεύθυνση του ρεύματος σπιν ή μια ροπή που στρίβει την κατεύθυνση μαγνητισμού ενός μαγνητικού φιλμ. Ωστόσο, αυτές οι έμμεσες μετρήσεις συχνά είναι ασαφείς επειδή επηρεάζονται από παράγοντες άλλους από το ρεύμα σπιν, όπως επιδράσεις μαγνητικής εγγύτητας.
Ο Qiu και οι συνάδελφοί του χρησιμοποίησαν μια τεχνική «αντλία-ανιχνευτή» («pump-probe») για να ανιχνεύσουν το ρεύμα σπιν που ρέει μεταξύ δυο λεπτών σιδηρομαγνητικών στρωμάτων που διαχωρίζονται από ένα μη-μαγνητικό διαχωριστικό στρώμα. Ένα μικροκύμα-«αντλία» προσαρμόστηκε στο δείγμα, διεγείροντας με συντονισμό τη μετάπτωση των σπιν στο πρώτο στρώμα. Αυτή η μετάπτωση ενέχυσε ένα εναλλασσόμενο ρεύμα (ac) σπιν στο διαχωριστικό στρώμα, που κινήθηκε προς το δεύτερο μαγνητικό στρώμα. Η μετάπτωση σπιν του εναλλασσόμενου ρεύματος σπιν παρακολουθούνταν μέσω των αλλαγών που προκαλούσε στην απορρόφηση του κυκλικά πολωμένου «ανιχνευτή» παλμών ακτίνων-Χ. Με ρύθμιση της ενέργειας των ακτίνων Χ στους χαρακτηριστικούς συντονισμούς των ατομικών στοιχείων μέσα στα διαφορετικά στρώματα, οι ερευνητές θα μπορούσαν επιλεκτικά να ανιχνεύσουν το ρεύμα σπιν που ρέει σε κάθε στρώμα.
Σημείωση για την εικόνα του κειμένου:
(a) Σχηματική παρουσίαση της μετάπτωσης της μαγνητικής ροπής σε κάθε στρώμα εξαιτίας του καθαρού ρεύματος σπιν που αντλήθηκε από το σιδηρομαγνητικό συντονισμό του πρώτου στρώματος του Py (Ni81Fe19).
(b) Μεταπτώσεις σπιν μέσα στα στρώματα Py, Cu75Mn25 και Co.
(c) Η σχετική ένταση και φάση των μεταπτώσεων σπιν των Py, Cu75Mn25 και Co. Η μετάπτωση σπιν στο στρώμα Cu75Mn25 είναι ένας άμεσος δείκτης του εναλλασσόμενου ρεύματος σπιν.
Περισσότερες λεπτομέρειες για την περιγραφή θα βρείτε στην εργασία.
Πηγή: APS
πηγη