Nyskapande elektronik baserad på elektronens virvlande
2022-10-29
Behoven att bearbeta och lagra digitala data fortsätter att växa exponentiellt och med dem en ökad energiförbrukning. För att kunna möta denna utmaning måste nya elektroniska komponenter utvecklas. Peter Oppeneer, professor vid institutionen för fysik och astronomi, leder ett femårigt projekt om detta.
och astronomi. Foto: Camilla Thulin
Det femåriga forskningsprojektet ”Harnessing orbital angular momentum for novel orbital electronics” finansieras med 36 100 000 kronor från Knut och Alice Wallenbergs stiftelse (KAW). Syftet med projektet är att skapa och använda inducerad orbitalpolarisation och orbitala strömmar. Forskningsprojektet samlar de främsta forskarna inom spinntronikområdet i Sverige, både från teori och experiment, och leds av Peter Oppeneer, professor vid institutionen för fysik och astronomi.
Ett alternativ till halvledartekniken som används idag, är att istället för elektronens laddning, använda sig av elektronens spinn. Detta har redan framgångsrikt lett till tekniska innovationer, såsom magnetiska läshuvuden och magnetiska minnen i datorer och inbyggda system.
För ungefär tio år sedan upptäckte man att det gick att styra spinnenheter elektriskt med den så kallade spinn-Hall-effekten. Spinn-Hall-effekten omvandlar en laddningsström till en spinnström, som kan användas för att programmera magnetiska minnen.
Kan utnyttjas som informationsbärare
Utöver spinnmomentet har elektroner också ett orbitalmoment, eller rörelsemängdsmoment, och nya teoretiska upptäckter pekar på att orbitalströmmar och orbitalpolarisering skulle kunna utnyttjas som informationsbärare i framtida elektroniska enheter.
Idag är forskningsområdet om orbitalelektronik väldigt outforskat men det har visat sig att den orbitala Hall-effekten är två storleksordningar större än spinn-Halleffekten. Detta tyder på att mycket större orbitala effekter skulle kunna utnyttjas i innovativa orbitalkomponenter som skulle kunna bli mycket energisnålare.
– Vårt mål är att visa på att orbitalinformation kan genereras, transporteras och användas på liknande sätt som spinninformation används idag, men där orbitalströmmar har avgörande fördelar för framtida elektronikkomponenter när det gäller hållbara material och storleken på de inducerade orbitala effekterna, säger Peter Oppeneer, professor vid Uppsala universitet och huvudsökande för projektet.
Camilla Thulin