Spintronics הוא תחום שמושך תשומת לב עצומה בשל מגוון היתרונות הפוטנציאליים שלו עבור אלקטרוניקה קונבנציונלית. אלה כוללים הפחתת צריכת החשמל, פעולה במהירות גבוהה, חוסר תנודתיות ופוטנציאל לפונקציות חדשות.
ספינטרוניקה מנצלת את הספין הפנימי של אלקטרונים, והבסיס לתחום הוא שליטה בזרימות של דרגת הספין של חופש, כלומר, זרמי ספין. מדענים מתמקדים בדרכים ליצור, להסיר ולשלוט בהם עבור יישומים עתידיים.
זיהוי זרמי ספין אינו הישג קל. זה דורש שימוש במדידת מתח מאקרוסקופית, אשר בוחנת את שינויי המתח הכוללים על פני חומר. עם זאת, אבן נגף שכיחה הייתה חוסר הבנה לגבי האופן שבו זרם הספין הזה בעצם נע או מתפשט בתוך החומר עצמו.
צוות חוקרים מדווח כעת על שיטה לחזות כיצד זרם הספין משתנה עם הטמפרטורה. המחקר פורסם ב פיסיקה יישומית מכתבים.
"באמצעות פיזור נויטרונים ומדידות מתח, הדגמנו שהתכונות המגנטיות של החומר יכולות לחזות כיצד זרם ספין משתנה עם הטמפרטורה", אומר יוסוקה נמבו, מחבר המאמר ופרופסור חבר במכון לחקר חומרים באוניברסיטת טוהוקו ( IMR).
נאמבו ועמיתיו גילו שאות זרם הספין משנה כיוון בטמפרטורה מגנטית מסוימת ויורד בטמפרטורות נמוכות. בנוסף, הם גילו שכיוון הספין, או קיטוב המגנון, מתהפך מעל ומתחת לטמפרטורה מגנטית קריטית זו. שינוי זה בקיטוב המגנון מתאם להיפוך של זרם הספין, ושופך אור על כיוון ההתפשטות שלו.
יתר על כן, החומר שנחקר הציג התנהגויות מגנטיות עם אנרגיות פער ברורות. זה מצביע על כך שמתחת לטמפרטורה המקושרת לאנרגיית הפער הזו, נעדרים נושאי זרם ספין, מה שמוביל לירידה הנצפית באות זרם הספין בטמפרטורות נמוכות יותר. למרבה הפלא, תלות הטמפרטורה של זרם הספין באה בעקבות דעיכה אקספוננציאלית, המשקפת את תוצאות פיזור הנייטרונים.
Nambu מדגיש כי הממצאים שלהם מדגישים את המשמעות של הבנת פרטים מיקרוסקופיים במחקר ספינטרוניקה. "על ידי הבהרת ההתנהגויות המגנטיות ושונות הטמפרטורה שלהן, נוכל לקבל הבנה מקיפה של זרמי ספין במגנטים מבודדים, ולסלול את הדרך לחיזוי זרמי ספין בצורה מדויקת יותר ואפשר לפתח חומרים מתקדמים עם ביצועים משופרים."