Revolutionær spinronik: Forskere dekrypter chirale molekyler!

Revolutionær spinronik: Forskere dekrypter chirale molekyler!

Johannes Gutenberg-Universität Mainz, 55128 Mainz, Deutschland - Forskere ved Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) har for nylig undersøgt indflydelsen af ​​chirale molekyler på spin af elektroner. Denne undersøgelse drejer sig om den såkaldte "chirale inducerede spin-selektivitetseffekt" (CISS), som indikerer den unikke interaktion mellem elektroner med chirale (dvs. ikke identiske) molekyler. Elektromagnetiske egenskaber forårsaget af spin af elektroner er især relevante for udviklingen af ​​fremtidige opbevaringsteknologier.

Spin, et iboende træk ved elektroner, er afgørende for opbevaring og behandling af information ud over dens negative belastning. Valget af spins, der især sigter mod at konvertere elektroner med en opad spin, er imidlertid en udfordring. Tidligere metoder til valg af spins var hovedsageligt baseret på fordelene ved ferromagneter såsom jern. I en innovativ tilgang, JGU -forskningen, lykkedes det chirale molekyler at opnå spin -polarisering, der fungerer på en lignende måde som med ferromagnetiske materialer.

Resultater af undersøgelsen

De eksperimentelle resultater viser en bemærkelsesværdig spin -polarisering på omkring 60 til 70 procent, sammenlignelig med ydelsen af ​​ferromagnetiske materialer. Som en del af undersøgelsen brugte forskerne et guldlag, der var belagt med chirale molekyler. Mens belastningsstrømmen primært flyder gennem guldlaget, påvirker de chirale molekyler tilstanden for dette metal og muliggør en effektiv omdannelse af spin-up til belastningsstrøm. I tilfælde af højreorienterede chirale molekyler udføres denne proces mere effektivt end med spin-down, mens konverteringen er mere tilbageholdende med venstreorienterede molekyler.

Derudover bliver det klart i CISS -undersøgelsen, at konvertering af spinstrømme til belastningsstrømme afhænger stærkt af molekylernes chiralitet. Effektens vektorielle karakter fortjener særlig opmærksomhed: helixformen af ​​de chirale molekyler skal korrelere med spinretningen. Hvis spins drejes, forsvinder effekten helt. Denne opdagelse understøtter den anerkendte betydning af spin-selektivitetseffekten og viser, hvor afgørende chirale molekyler kan være i spin-off. Det nylige eksperimentelt arbejde har også undersøgt spin arkiveringsinteraktioner med ferromagnetiske overflader og understreget rollen som udveksling og Pauli -ekskluderingsprincippet i denne sammenhæng, såsom pmc.ncbi.nlm.nih.gov/aTicles/pmc7304900/ "> pmc.ncbi.nlm.niH.Gov .

kontekst af forskning

Chirale -molekyler er ikke kun af interesse for kemisk forskning, men også til deres anvendelser inden for lægemidler. CISS er afgørende for udviklingen af ​​nye teknologier, der bruger spin -polarisering til specielle kemiske reaktioner og overfladeadsorption. Chirale -molekyler kan fungere som et spinfilter, hvilket muliggør selektiv transmission af elektroner. CISS kan bruges potentielt på kvantebaserede enheder til at udnytte de sammenhængende egenskaber ved elektronspin såvel som Nature.com

Generelt kan undersøgelsen af ​​de chirale molekyler og deres interaktion med spins fremme betydelige fremskridt i spin -off og føre til nye former for datalagring og -behandling, som ikke kun er mere effektive, men også mere potentielt miljøvenlige.