Các nhà khoa học của Trung tâm Khoa học – Nano thuộc Viện Niels Bohr, Đại học Copenhagen (Đan Mạch) cùng các nhà nghiên cứu người Nhật đã khám phá ra hoạt động tương tác duy nhất giữa các electron trong ống nano của than chì với từ trường quanh chúng. Khám phá đã mở ra con đường mới trong việc kiểm soát các spin của electron và có thể gây ảnh hưởng lớn tới những ứng dụng trong lĩnh vực điện tử nano spin.
Cacbon là một nguyên tố cực kỳ linh hoạt, là thành phần chính trong cơ thể sống, một trong những vật liệu tạo hình kim cương đẹp nhất và cứng nhất, và thường được ứng dụng làm ruột bút chì. Cacbon cũng có tiềm năng ứng dụng lớn trong lĩnh vực khoa học máy tính tương lai vì nó có thể được tạo ra từ chất béo, các lớp than chì nguyên tử mỏng.
Ngoài phần điện tích, tất cả các electron đều mang một dòng từ trường – được gọi là spin. Spin của electron có tiềm năng lớn trong sản xuất chip máy tính tương lai, tuy vậy, một vấn đề được đặt ra là làm thế nào kiểm soát và tính toán được spin.
Trong các lớp than chì béo, chuyển động của các electron không tác động đến spin và các dải nam châm sẽ chỉ theo các hướng ngẫu nhiên. Do đó, than chì chưa phải là ứng viên sáng giá nhất cho ứng dụng electron spin.
Nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng nếu lớp than chì được uốn cong vào trong một ống có đường kính vài nanomet thì spin của từng electron riêng lẻ sẽ chịu tác động lớn từ chuyển động của các electron khác. Khi electron trong ống nano bị đẩy di chuyển vòng tròn quanh ống, tất cả spin sẽ chuyển động dọc theo ống.
Hiện tượng này chỉ có thể xảy ra được trong các điều kiện đặc biệt, đối với một electron riêng lẻ trên một ống nano cacbon lý tưởng và chuyển động tự do trong môi trường chân không.
Nhóm nghiên cứu cho biết có thể tiến hành hiệu chỉnh trong các điều kiện thường với số lượng tùy ý các electron trong các ống cacbon khuyết và có lẫn tạp chất thường thấy trong các thành phần thực tế.
Sự tương tác giữa chuyển động của electron và spin được tính bằng cách cho chạy một dòng điện qua ống nano có một số lượng electron được kiểm sóat riêng lẻ. Ngoài ra, nhóm nghiên cứu còn cho biết cách thức kiểm soát mức độ hay thậm chí cắt hoàn tòan ảnh hưởng bằng cách lựa chọn đúng số lượng electron.
Điều này đã mở ra hàng loạt tiềm năng mới cho ứng dụng và kiểm soát spin.
Hoahocngaynay.com/Hoahoc.info
Nguồn: NASATI/Physorg
