خلاصه خبر:
محققان در دانشگاه پِردو با ترکیب توئیسترونیک (twistronics) و اسپینترونیک به پیشرفت قابل توجهی دست یافته‌اند. توئیسترونیک به طور کلی به تغییر زاویه نسبی دو لایه دوبعدی از موادی که روی هم قرار گرفته‌اند می‌پردازند. در این پژوهش، مفهوم اسپین کوانتومی در یک جفت دولایه پیچ‌خورده از یک ماده ضدفرومغناطیس وارد شده که با خاصیت "ماره مغناطیسی" قابل تنظیم می‌شود. این پیشرفت، سیستم را برای کاربردهای اسپینترونیک پیشنهاد می‌کند و نویدبخش در حافظه و دستگاه‌های spin-logic است. این تیم، از ماده CrI3، با خاصیت آنتی‌فرومغناطیس بین لایه‌ای، برای کنترل درجه آزادی چرخش استفاده کرده است. این مطالعه نه تنها درک ما از پدیده‌های کوانتومی را عمیق‌تر می‌کند بلکه مسیری را برای کاربردهای نوآورانه در علم اطلاعات کوانتومی باز می‌کند.
توضیحات تکمیلی:
در یک پیشرفت پیشگامانه در دانشگاه پردو (Purdue University)، محققان حوزه کوانتوم با ترکیب توئیسترونیک (twistronics) و اسپینترونیک، انقلابی در الکترونیک ایجاد کردند و کلاس جدیدی از پلتفرم مواد را برای فناوری‌های پیشرفته معرفی کردند.
توئیسترونیک رشته‌ای در فیزیک کوانتومی است که در آن مواد واندروالسی در لایه‌هایی روی هم چیده می‌شوند و به آنها اجازه می‌دهد در حالی که صاف می‌مانند، نسبت به هم بچرخند. این تکنیک پدیده‌های کوانتومی جدید را بررسی می‌کند و کاربردهایی در ایجاد مواد منحصر به فرد برای فناوری‌های پیشرفته دارد.
محققان در این پژوهش مفهوم اسپین کوانتومی را به یک جفت دولایه‌ای پیچ خورده - یعنی یک دولایه بر روی یک دولایه دیگر با یک زاویه چرخش بین آنها – با خاصیت آنتی‌فرومغناطیس اضافه کردند که باعث ایجاد مغناطیس ماره قابل تنظیم می‌شود و می‌تواند خواص الکترونیکی و مغناطیسی ماده را تغییر دهد. این موفقیت نویدبخش پیشرفت در اسپینترونیک است و راه هایی را برای حافظه تقویت‌شده و دستگاه‌های اسپین-منطقی (spin-logic) باز می‌کند.
این تیم به رهبری دکتر یونگ پی. چن، از CrI3، یک ماده واندروالس با خاصیت آنتی‌فرومغناطیس بین لایه‌ای، برای کنترل فازهای مغناطیسی غنی با اعمال چرخش استفاده کردند. محاسبات نظری این تیم مشاهدات تجربی آنها را تأیید کرد و یک نمودار فاز با فازهای غیر خطی را نشان داد. این کار بر اساس تحقیقات این تیم در مورد مواد مغناطیسی دوبعدی است و برای اولین بار اثر اسپین را همراه با درجه آزادی چرخش بررسی می‌کند.
این مطالعه که توسط وزارت انرژی و وزارت دفاع امریکا حمایت شد، با همکاری محققان فیزیک کوانتومی و مواد در دانشگاه پردو ارائه شده و ماهیت بین رشته‌ای این تحقیق پیشگامانه را نشان می‌دهد. یافته‌های این تیم، پایه‌ای برای تحقیقات بیشتر در توئیسترونیک و اسپینترونیک، با پیامدهای بالقوه در پیشرفت الکترونیک و اطلاعات کوانتومی فراهم می‌کند.
منبع
Cheng, G., Rahman, M.M, et al. “Electrically tunable moiré magnetism in twisted double bilayers of chromium triiodide.”, Nature Electronics, 6, 434–442 (2023). DOI:10.1038/s41928-023-00978-0
