Informationsverarbeitungsgeräte wie Smartphones werden immer ausgefeilter, da ihre Informationsaufzeichnungsdichte dank Fortschritten in der Mikrofabrikationstechnologie ständig zunimmt. In den letzten Jahren nähern wir uns jedoch rapide den physikalischen Grenzen der Verarbeitung, was eine weitere Miniaturisierung erschwert. Vielleicht erfordert die anhaltende Nachfrage nach ausgefeilterer Technologie jedoch eine grundlegende Änderung der Betriebsprinzipien, damit weiterhin schnellere, kleinere und neue Geräte hergestellt werden können.
Um diesen Bedarf zu decken, erregt eine Technologie namens Spintronik – die den magnetischen Spin und die Ladung von Elektronen nutzt – Aufmerksamkeit als Schlüsseltechnologie, die die nächste Generation fortschrittlicher Elektronik freisetzen könnte. Indem die Richtung eines magnetischen Spins ausgerichtet und wie ein elektrischer Strom bewegt wird, ist es möglich, Informationen mit sehr wenig Energie zu verbreiten, die weniger Abwärme erzeugt.
Eine Forschungsgruppe unter der Leitung der Professoren Eiji Shikoh und Yoshio Teki von der Graduate School of Engineering der Osaka Metropolitan University hat erfolgreich den Spintransport bei Raumtemperatur in einem dünnen Film aus Alpha-Naphthyldiaminderivat (αNPD)-Molekülen gemessen, einem gut bekanntes Material in organischen Leuchtdioden. Es wurde festgestellt, dass dieser molekulare Dünnfilm eine Spindiffusionslänge von ungefähr 62 Nanometern hat, eine Distanz, von der sie erwarten, dass sie in praktischen Anwendungen verwendet werden kann.
Um den Spintransport zur Entwicklung der Spintronik-Technologie zu verwenden, ist eine Spindiffusionslänge im Zehn-Nanometer-Bereich bei Raumtemperatur für eine genaue Verarbeitung erforderlich. Der dünne molekulare Film aus αNPD mit einer Spindiffusionslänge von 62 Nanometern – eine lange Distanz für molekulare Materialien – wurde für diese Studie durch thermische Verdampfung im Vakuum hergestellt. Während in der Vergangenheit Elektrizität zur Steuerung des Spintransports verwendet wurde, ist dieser neue dünne αNPD-Molekülfilm photoleitfähig, wodurch es möglich wird, den Spintransport mit sichtbarem Licht zu steuern.
„Für die praktische Anwendung wird es notwendig sein, mehr Details über Spininjektion und Spintransportmechanismen durch dünne molekulare Filme aufzudecken, um den Spintransport zu kontrollieren“, bemerkte Professor Shikoh. „Weitere Forschung wird voraussichtlich zur Realisierung von superenergieeffizienten Geräten führen, die wenig Strom verbrauchen und ein geringes Überhitzungsrisiko haben.“
Die Arbeit wird in der Zeitschrift veröffentlicht Festkörperkommunikation.
Mehr Informationen:
Yuichiro Onishi et al., Spintransporteigenschaften in einem durch Spinpumpen untersuchten Naphthyldiaminderivatfilm, Festkörperkommunikation (2022). DOI: 10.1016/j.ssc.2022.115035
Bereitgestellt von der Osaka Metropolitan University