Επαναστατική Spinronics: Οι επιστήμονες αποκρυπτογραφούν χειραλικά μόρια!

Επαναστατική Spinronics: Οι επιστήμονες αποκρυπτογραφούν χειραλικά μόρια!

Johannes Gutenberg-Universität Mainz, 55128 Mainz, Deutschland - Οι ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Johannes Gutenberg Mainz (JGU) εξέτασαν πρόσφατα την επιρροή των χειρόμορφων μορίων στην περιστροφή των ηλεκτρονίων. Αυτή η μελέτη περιστρέφεται γύρω από το λεγόμενο "χειρόμορφο επαγόμενο εφέ επιλεκτικότητας περιστροφής" (CISS), η οποία υποδεικνύει τη μοναδική αλληλεπίδραση των ηλεκτρονίων με χειραλικές (δηλαδή όχι πανομοιότυπα) μόρια. Οι ηλεκτρομαγνητικές ιδιότητες που προκαλούνται από την περιστροφή των ηλεκτρονίων είναι ιδιαίτερα σημαντικές για την ανάπτυξη μελλοντικών τεχνολογιών αποθήκευσης.

Η περιστροφή, ένα εγγενές χαρακτηριστικό των ηλεκτρονίων, είναι ζωτικής σημασίας για την αποθήκευση και την επεξεργασία των πληροφοριών εκτός από το αρνητικό φορτίο του. Ωστόσο, η επιλογή των περιστροφών, η οποία στοχεύει ιδιαίτερα στη μετατροπή των ηλεκτρόνων με ανοδική περιστροφή, αποτελεί πρόκληση. Προηγούμενες μέθοδοι για την επιλογή περιστροφών βασίστηκαν κυρίως στο όφελος των σιδηρομαγνήνων όπως ο σίδηρος. Σε μια καινοτόμο προσέγγιση, η έρευνα JGU, χειρόμορφα μόρια κατάφεραν να επιτύχουν πόλωση περιστροφής που λειτουργεί με παρόμοιο τρόπο όπως με τα σιδηρομαγνητικά υλικά.

Αποτελέσματα της μελέτης

Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν μια αξιοσημείωτη περιστροφή περίπου 60 έως 70 %, συγκρίσιμη με την απόδοση των σιδηρομαγνητικών υλικών. Στο πλαίσιο της μελέτης, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν ένα χρυσό στρώμα που ήταν επικαλυμμένο με χειρόμορφα μόρια. Ενώ το ρεύμα φορτίου ρέει κυρίως μέσω του χρυσού στρώματος, τα χειρόμορφα μόρια επηρεάζουν την κατάσταση αυτού του μετάλλου και επιτρέπουν μια αποτελεσματική μετατροπή της περιστροφής στο ρεύμα φορτίου. Στην περίπτωση των δεξιών χειρόμορφων μορίων, αυτή η διαδικασία διεξάγεται πιο αποτελεσματικά από ό, τι με την περιστροφή, ενώ η μετατροπή είναι πιο διστακτική για τα αριστερά μόρια.

Επιπλέον, γίνεται σαφές στην έρευνα του CISS ότι η μετατροπή των ρευμάτων περιστροφής σε ρεύματα φορτίου εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη χειραψία των μορίων. Ο διανυσματικός χαρακτήρας του αποτελέσματος αξίζει ιδιαίτερη προσοχή: η μορφή έλικας των χειρόμορφων μορίων πρέπει να συσχετίζεται με την κατεύθυνση περιστροφής. Εάν οι περιστροφές γυρίσουν, το αποτέλεσμα εξαφανίζεται εντελώς. Αυτή η ανακάλυψη υποστηρίζει την αναγνωρισμένη σημασία του αποτελέσματος της επιλεκτικότητας του σπιν και δείχνει πόσο κρίσιμα χειρόμορφα μόρια μπορούν να είναι σε spin-off. Πρόσφατες πειραματικές εργασίες εξέτασαν επίσης τις αλληλεπιδράσεις αρχειοθέτησης περιστροφής με σιδηρομαγνητικές επιφάνειες και υπογράμμισαν το ρόλο της αρχής της ανταλλαγής και του αποκλεισμού Pauli σε αυτό το πλαίσιο, όπως το pmc.ncbi.nlm.gov pmc.ncbi.nlm.nih.gov

Τα μόρια Chirale δεν είναι μόνο ενδιαφέρον για χημική έρευνα, αλλά και για τις εφαρμογές τους στα φαρμακευτικά προϊόντα. Το CISS είναι ζωτικής σημασίας για την ανάπτυξη νέων τεχνολογιών που χρησιμοποιούν την περιστροφή -πολική για ειδικές χημικές αντιδράσεις και την προσρόφηση επιφάνειας. Τα μόρια Chirale μπορούν να λειτουργήσουν ως φίλτρο περιστροφής, το οποίο επιτρέπει την επιλεκτική μετάδοση των ηλεκτρονίων. Το CISS μπορεί να χρησιμοποιηθεί δυνητικά σε κβαντικές συσκευές για να εκμεταλλευτεί τις συνεκτικές ιδιότητες της περιστροφής ηλεκτρονίων, καθώς και το nature.com

Συνολικά, η εξέταση των χειρόμορφων μορίων και οι αλληλεπιδράσεις τους με τις περιστροφές μπορούν να προωθήσουν σημαντική πρόοδο στο spin -off και να οδηγήσουν σε νέες μορφές αποθήκευσης και επεξεργασίας δεδομένων, οι οποίες δεν είναι μόνο πιο αποτελεσματικές, αλλά και πιο δυνητικά φιλικές προς το περιβάλλον.