Revolutionaire spinronics: wetenschappers decoderen chirale moleculen!

Revolutionaire spinronics: wetenschappers decoderen chirale moleculen!

Johannes Gutenberg-Universität Mainz, 55128 Mainz, Deutschland - Onderzoekers van de Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) hebben onlangs de invloed van chirale moleculen op de spin van elektronen onderzocht. Deze studie draait om het zogenaamde "chirale geïnduceerde spin-selectiviteitseffect" (CISS), die de unieke interactie van elektronen met chiralen (d.w.z. niet identiek) moleculen aangeeft. Elektromagnetische eigenschappen veroorzaakt door de spin van elektronen zijn met name relevant voor de ontwikkeling van toekomstige opslagtechnologieën.

De spin, een intrinsiek kenmerk van elektronen, is cruciaal voor de opslag en verwerking van informatie naast de negatieve belasting. De selectie van spins, die met name tot doel heeft elektronen om te zetten met een opwaartse spin, is echter een uitdaging. Eerdere methoden voor spins -selectie waren voornamelijk gebaseerd op het voordeel van ferromagneten zoals ijzer. In een innovatieve benadering slaagden het JGU -onderzoek, chirale moleculen erin om spinpolarisatie te bereiken die op een vergelijkbare manier werkt als bij ferromagnetische materialen.

Resultaten van de studie

De experimentele resultaten tonen een opmerkelijke spin -polarisatie van ongeveer 60 tot 70 procent, vergelijkbaar met de prestaties van ferromagnetische materialen. Als onderdeel van de studie gebruikten de wetenschappers een gouden laag die was bedekt met chirale moleculen. Terwijl de belastingsstroom voornamelijk door de goudlaag stroomt, beïnvloeden de chirale moleculen de toestand van dit metaal en maken ze een efficiënte omzetting van spin-up in belastingsstroom mogelijk. In het geval van rechtse chirale moleculen wordt dit proces efficiënter uitgevoerd dan met spin-down, terwijl de conversie meer terughoudend is voor linkse moleculen.

Bovendien wordt het duidelijk in het onderzoek van de CISS dat de conversie van spinstromen in belastingsstromen sterk afhangt van de chiraliteit van de moleculen. Het vectoriale karakter van het effect verdient speciale aandacht: de helixvorm van de chirale moleculen moet correleren met de spinrichting. Als de spins worden gedraaid, verdwijnt het effect volledig. Deze ontdekking ondersteunt het erkende belang van het spin-selectiviteitseffect en laat zien hoe cruciale chirale moleculen kunnen zijn in spin-off. Recent experimenteel werk heeft ook interacties van spin -inzendingen met ferromagnetische oppervlakken onderzocht en de rol van de Exchange en het Pauli -uitsluitingsprincipe in deze context benadrukt, zoals pmc.ncbi.ncbi.ncbi

Chirale -moleculen zijn niet alleen interesse in chemisch onderzoek, maar ook voor hun toepassingen in farmaceutische producten. De CISS is cruciaal voor de ontwikkeling van nieuwe technologieën die spin -polarisatie gebruiken voor speciale chemische reacties en oppervlakte -adsorptie. Chirale -moleculen kunnen werken als een spinfilter, dat selectieve transmissie van elektronen mogelijk maakt. De CISS kan mogelijk worden gebruikt in op quantum gebaseerde apparaten om de coherente eigenschappen van de elektronenspin te benutten, evenals de Nature.com

Over het algemeen kan het onderzoek van de chirale moleculen en hun interacties met spins aanzienlijke vooruitgang in spin -off bevorderen en leiden tot nieuwe vormen van gegevensopslag en -verwerking, die niet alleen efficiënter zijn, maar ook potentieel milieuvriendelijk vriendelijk.