Linköpingin yliopiston ja Royal Institute of Technologyn tutkijat ovat onnistuneet kehittämään huoneenlämmössä toimivan opto-spintronisen laitteen. Tämä tulevaisuuden tietoliikenteen mahdollistavapiiri perustuu nanokokoisiin pilareihin tai -pylväisiin.
Tämän päivän bittjeä siirretään paikasta toiseen joko valon tai elektronien välityksellä. Pienempään tilaan sopivaa, nopeampaa ja energiatehokkaampaa informaationvälitystä etsitään elektronin ominaisuuden eli spinin avulla. Elektronin spiniä ja varausta hyödyntävää elektroniikkaa kutsutaan spintroniikaksi.
Elektroni pyörii akselinsa ympäri joko myötä- tai vastapäivään. Nämä eri tilat voivat kuvata ykköstä tai nollaa, joten spinin avulla voidaan siirtää informaatiota. Tämä informaatio voidaan muuntaa valoksi, jota voidaan siirtää optisia linkkejä pitkin. Tätä kutsutaan optospintroniikaksi.
Tähän asti optospintroniikka on toiminut vain hyvin alhaisissa lämpötiloissa. Lämpötilan noustessa elektronien spinin suunta katoaa, jolloin spinin kyky osoittaa bittiä katoaa myöskin. Linköpingin tutkijoiden työssä onnistuttiin kehittämään tehokas spinin ja valon välinen liitäntä.
Nature Communications -lehdessä kuvattu liitäntä vahvistaa spinin signaalia huoneenlämpötilassa. Innovaation keskiössä on laite, joka perustuu nanokokoisiin gallium-vety-arsenidi -levyihin (GaNAs). Vain muutaman nanometrin paksuiset levyt pinotaan päällekkäin ja niistä kootaan pilareita, joiden paksuus on noin tuhannesosa hiuksen paksuudesta.
Pilareiden avulla spinin signaalia voidaan vahvistaa materiaaliin tuotettujen pienien virheiden avulla. Levyissä harvempi kuin joka miljoonas galliumatomi siirretään hieman pois paikaltaan, joka riittää muodostamaan levyyn spin-suotimen. Tämä poistaa ne elektronit, joiden spin on vääränsuuntainen ja säilyttää ne, joiden spin on toivotunlainen.
