Un chercheur de l'Université du Wyoming et son équipe ont montré que l'effet de spin Seebeck (SSE) peut être utilisé pour détecter la lumière sur une large gamme optique, de l'ultraviolet au visible au proche infrarouge. Ce travail a des implications futures sur de nouvelles technologies basées sur le courant de spin.

Le SSE est l'une des trois façons connues de générer un courant de spin, ou un mouvement net des moments magnétiques des particules. Le SSE se produit lorsqu'un gradient thermique est créé à travers un matériau et, selon la façon dont il est mesuré, se traduit par un potentiel électrique. Cependant, contrairement à son analogue électrique, le SSE a été généré non seulement dans les métaux ferromagnétiques, tels que le cobalt, le fer et le nickel et les semi-conducteurs, mais aussi dans les isolants magnétiques, le rendant largement applicable.

"Les travaux que nous venons de publier ont examiné la possibilité d'utiliser l'effet de spin Seebeck pour la détection de la lumière, " dit William Rice, professeur adjoint au département de physique et d'astronomie de l'UW. Puisque l'effet Seebeck de spin est basé sur la création d'une différence de température, nous exploitons cette propriété pour produire un appareil qui détecte la lumière par une voie non conventionnelle :génération et détection de courant de spin, plutôt que la génération et la détection de porteurs électriques."

Rice était l'auteur correspondant d'un article, intitulé "Broadband Optical Detection Using the Spin Seebeck Effect" qui a été publié le 24 septembre dans Examen physique appliqué , un journal qui publie des articles de haute qualité qui comblent le fossé entre l'ingénierie et la physique, et entre les technologies actuelles et futures. Examen physique appliqué publie des articles des communautés de l'ingénierie et de la physique, dans le monde universitaire et industriel.

Subash Kattel, un assistant de recherche diplômé de l'UW, était l'auteur principal de l'article. Kattel recevra son doctorat. en physique de la matière condensée au printemps prochain, et a obtenu sa maîtrise en physique de l'UW en 2016. Joseph Murphy, un ancien associé de recherche postdoctoral de l'UW en physique et astronomie, était le deuxième auteur de l'article. Rice dit que l'étude a été menée sur deux ans.

Spin génération actuelle, détection, le transport et la manipulation sont des éléments clés d'une nouvelle génération de dispositifs basés sur le spin qui ont à la fois des caractéristiques de spin et électriques. Contrairement aux appareils tout électriques traditionnels, ces architectures utilisent un flux de spins, ou densité de courant de spin, pour transmettre des informations et/ou de l'énergie à la place de la charge du transporteur.

"Il n'y a pas d'appareils purement basés sur le spin que nous utilisons actuellement dans notre vie quotidienne. Cependant, les dispositifs de spin hybrides abondent, " dit Rice. "Ceux-ci incluent les disques durs, polariseurs optiques commutables, mémoire magnétique à accès aléatoire et certains types de transistors."

Les courants de spin purs sont l'analogue magnétique des courants électriques. Le spin orienté peut se déplacer dans une direction dans un solide tout comme les charges peuvent, dit Riz. Le spin orienté est la composante magnétique des particules fondamentales, comme les électrons et les protons. Les charges sont la composante électrique des particules fondamentales, il ajoute.

Cependant, contrairement au courant électrique qui interagit avec le solide hôte et, Donc, perd de l'énergie en chauffant ce réseau - les courants de spin ont peu ou pas d'interaction avec l'environnement. Rice dit que son équipe s'attend à ce que les courants de spin soient un excellent moyen de transmettre de l'énergie et des informations sans perte significative.

"Au fur et à mesure que nous en apprenons davantage sur la façon de créer et de détecter des courants de spin, de nouvelles technologies ne manqueront pas d'émerger, " dit-il. " Cette preuve de concept ouvre la voie à l'essai de différentes géométries et matériaux d'appareils afin d'augmenter la sensibilité globale de l'appareil. Rendre nos appareils plus sensibles à la lumière est essentiel pour qu'ils deviennent compétitifs avec les détecteurs de pointe actuels.

"Plus généralement, la génération, la détection et la manipulation des courants de spin n'en sont qu'à leurs balbutiements, il est donc difficile de dire quoi, si quoi que ce soit, ils peuvent être utilisés pour la technologie, " poursuit-il. " Cependant, d'importants efforts de recherche en cours par les chercheurs universitaires et les entreprises visent à repousser les limites de cette technologie pour voir si de nouvelles applications et des comportements uniques émergent. »