(PhysOrg.com) -- Pendant des décennies, les transistors à l'intérieur des radios, les téléviseurs et autres objets du quotidien ont transmis des données en contrôlant le mouvement de la charge de l'électron. Les scientifiques ont maintenant découvert que les transistors pouvaient utiliser moins d'énergie, génèrent moins de chaleur et fonctionnent à des vitesses plus élevées s'ils exploitent une autre propriété de l'électron :son spin.

En 1921, les scientifiques ont découvert que chaque électron a un spin, un moment angulaire inhérent qui fait tourner l'électron lorsqu'il se déplace autour d'un axe. Depuis, des chercheurs du monde entier et de l'Université de l'Ohio ont développé des dispositifs électroniques qui intègrent des données à l'intérieur de la rotation d'un électron. Le domaine émergent de l'électronique de spin (ou spintronique) pourrait révolutionner les dispositifs de stockage de mémoire et les ordinateurs quantiques.

Jusqu'à maintenant, les scientifiques qui développent l'électronique de spin ont contrôlé le spin en attachant un aimant externe directement aux appareils. Mais avec la demande croissante de petits transistors, l'utilisation d'un aimant volumineux n'est pas un moyen efficace ou pratique de manipuler l'orientation du spin d'un électron, dit Sergio Ulloa, professeur de physique et d'astronomie à l'université de l'Ohio.

"Le Saint Graal en spintronique est d'aborder le spin avec autre chose que des aimants, " dit Ulloa. « Un champ électrique est portable et facile à allumer et à éteindre. »

Ulloa et l'étudiant diplômé Anh Tuan Ngo ont aidé à résoudre ce problème en fournissant une modélisation théorique pour une expérience récente qui a été la première à contrôler avec succès le spin d'un électron en utilisant des champs purement électriques. Ces résultats ont été publiés dans la revue Nature Nanotechnologie .

L'équipe a collaboré avec un groupe de recherche de l'Université de Cincinnati, animé par Philippe Debray et Marc Cahay. Debray a conçu et conçu les expériences. Les calculs des chercheurs de l'Ohio University ont expliqué le comportement des électrons dans les conditions expérimentales de Debray et ont prédit la force du contrôle du champ électrique sur le spin.

Leurs recherches ont également révélé l'une des conditions clés de l'expérience, à savoir que la minuscule connexion le long de laquelle les électrons voyagent dans l'appareil doit être asymétrique.

« Imaginez que vous marchez dans une forêt et qu'il y a des montagnes de chaque côté de vous. Si d'un côté les montagnes sont plus hautes, vous serez en mesure de dire dans quelle direction vous marchez, " dit Ulloa. "L'électron saura qu'il y a une asymétrie, et sa rotation sera capable de dire dans quelle direction est en haut.

Le contrôle électronique du spin a des implications majeures pour l'avenir de nouveaux dispositifs tels que les transistors, mais cette expérience n'est que la première étape de beaucoup, dit Ulloa. La prochaine étape serait de retravailler l'expérience afin qu'elle puisse être réalisée à un niveau supérieur, température plus pratique ne nécessitant pas l'utilisation d'hélium liquide.

Fourni par Ohio University (actualité :web)