Yorkin yliopiston ja Rooman Tre-yliopiston tutkijat uskovat, että heidän uusi tutkimus saattaa avata tien paljon vähemmän energiaa kuluttavaan elektroniikkaan. Ratkaisu löytyisi grafeenin ja siirtymämetallien dikalkogeenien yksikerroksisista komposiittimateriaaleista.
Tutkijat havaitsivat, että näitä materiaaleja voitaisiin käyttää elektronin spin tarkkaan sähköiseen ohjaukseen ja sitä kautta informaation hallintaan. Yorkin yliopiston johtavan tutkijan Aires Ferreiran mukaan he ovat jo vuosia etsineet hyviä johtimia, jotka mahdollistavat tehokkaan elektronin spinin sähköisen hallinnan.
- Havaitsimme, että tämä voidaan saavuttaa pienellä vaivalla, kun kaksiulotteinen grafeeni yhdistetään tiettyjen puolijohteisten kerrostettujen materiaalien kanssa. Laskelmamme osoittavat, että pienten jännitteiden soveltaminen grafeenikerroksen yli indusoi johtavien spinien nettopolarisaatiota.
Spinvirrat, jotka koostuvat vastakkaisiin suuntiin virtaavien ylös ja alas spineistä, eivät kanna nettovarausta, joten teoriassa eivät myöskään lämpöä. Spin-informaation hallinta avaisi siten tietä kohti erittäin vähän energiaa käyttäviin tietokonesiruihin.
Tutkijaryhmä osoitti, että kun pieni virta kulkee grafeenikerroksen läpi, elektronien spin polarisoituu tasossa johtuen spin-kiertorata -voimista, jotka saa aikaan läheisyys TMD-perustaan. He osoittivat myös, että varaus-spin muunnoksen tehokkuus voi olla melko suuri jopa huoneenlämmössä.
Yorkin tohtoriopiskelija Manuel Offidani suoritti suurimman osan tutkimuksen monimutkaisista laskelmista. - Elektronin spinin virtaindusoima polarisaatio on tyylikäs relativistinen ilmiö, joka syntyy eri materiaalien rajapinnassa, Effidani toteaa.
Virran indusoima spinpolarisaatio ei-magneettisissa väliaineissa osoitettiin jo vuonna 2001 puolijohteissa ja sittemmin metallisissa heterorajapinnoissa. Nyt tutkijat ennakoivat, että samanlainen vaikutus esiintyy TMD-monokerrosten päällä olevassa grafeenissa.
Yllättäen tutkijat havaitsivat, että grafeenin elektronisten tilojen ainutlaatuinen luonne mahdollistaa varaus-spin -muunnoksen jopa 94 prosentin tehokkuudella. Tämän ansiosta grafeenipohjainen komposiittimateriaali on lupaava pohja erittäin kompakteille ja energiatehokkaille spin-logiikkalaitteille.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 16.11.2017
ETN:n digitaalinen aikakauslehti ETNdigi 1/2026 on julkaistu. Uusi numero kokoaa yhteen elektroniikka-alan keskeisiä teknologiateemoja kvanttilaskennasta ja tekoälystä energiatehokkaaseen tehoelektroniikkaan, IoT-järjestelmiin ja ajoneuvojen latausinfrastruktuuriin.
Nokian toimitusjohtaja Justin Hotard arvioi yhtiön Yhdysvaltain arvopaperimarkkinavalvoja SEC:lle toimittamassa Form 20-F 2025 -vuosiraportissa, että mobiiliverkkomarkkina ei ole lähivuosina varsinainen kasvuala. Hänen mukaansa markkinan odotetaan pysyvän lähinnä vakaana samalla kun Nokia keskittyy parantamaan liiketoiminnan kannattavuutta.
Lääkintälaitteiden internet (IoMT) yhdistää diagnostiikan, puettavat anturit ja sairaalalaitteet pilvipohjaisiin järjestelmiin. Etävalvonta, reaaliaikainen data ja koneoppiminen lupaavat parempaa hoidon laatua ja kustannussäästöjä, mutta samalla ratkaistavaksi jäävät yhteentoimivuus, sääntely ja tietoturva.