Paul van Gerven
31 May 2018

Onderzoekers van de Tohoku University in Japan hebben een rudimentaire aan-uit-schakelaar ontwikkeld voor spinstroom, een tot nu toe nog ontbrekend element om spintransistors te maken. In een gelaagde structuur bestaande uit chroomoxide ingeklemd tussen yig en platina kunnen de Japanners de spinstroomsterkte tot vijfhonderd procent verhogen met behulp van een magneetveld.

De werking berust op een bijzondere eigenschap van chroomoxide, dat tot circa 34 graden Celsius geen spinstroom doorlaat maar daarboven wel. Dat wordt veroorzaakt door een transitie van antiferromagnetische naar paramagnetische eigenschappen, waarbij de magnetische ordening in het materiaal verloren gaat.

spinstroom
Illustratie: Nature Publishing Group

De onderzoekers ontdekten dat in de buurt van de transitietemperatuur een magneetveld een sterke invloed heeft op hoeveel spinstroom chroomoxide doorlaat (de spins worden geïnjecteerd vanuit yig, het platina wordt gebruikt om ze te detecteren). Dat is vergelijkbaar met het goed bestudeerde fenomeen colossal magnetoresistance, waarbij de weerstand van een materiaal verandert onder invloed van een magneetveld.

Omdat temperatuur in dit werk zo’n belangrijke rol speelt, heeft het waarschijnlijk niet veel praktische waarde. Maar er zijn ook antiferromagnetische materialen die elektrisch geschakeld kunnen worden. Daarmee zou een spinschakelaar kunnen worden gemaakt die volkomen analoog werkt aan een klassieke transistor.

Bits&Chips event sponsor registration