Paul van Gerven
20 December 2017

Elektronen zet je in beweging met een spanning. Toch? De spanning is niet noodzakelijk, tonen onderzoekers van de University van Minnesota aan. Zij hebben een device gemaakt waarin een stroom gaat lopen met behulp van licht, maar zonder spanning. Het potentieel voor toepassingen is enorm, claimen de Amerikanen.

Om de stroom te creëren, zijn drie ingrediënten nodig. Een: een topologische isolator, een materiaal dat alleen geleidt aan zijn oppervlak. Twee: spin-momentum locking, een effect waarbij de spin van elektronen op het oppervlak van een topologische isolator bepaalt in welke richting ze bewegen. Drie: gepolariseerd licht, dat in een topologische isolator selectief elektronen met een ‘bijpassende’ spin losmaakt. Combineer de drie en er gaat op het oppervlak van een topologische isolator een stroom lopen in een richting die afhankelijk is van de polarisatierichting van het licht dat erop schijnt.

spinmomentum
De polarisatierichting van het licht in de golfgeleider (rood) bepaalt de richting van de fotostroom in de topologische isolator (paars). Illustratie: University of Minnesota.

Dit fenomeen blijkt zich ook te manifesteren als het licht is opgesloten in een golfgeleider, die dwars door een topologische isolator is gelegd. Het licht koppelt met de elektronen en genereert een fotostroom die afhankelijk is van de polarisatie van het licht. Die stroom is uiteraard spingepolariseerd.

In eerste instantie is het device daarom een stroombron voor spintronica, een energiezuinige vorm van elektronica die niet op de lading, maar op spin is gebaseerd. Het is ook een potentiële fotonicacomponent, bijvoorbeeld voor communicatiedoeleinden.

 advertorial 

System engineering @ ASML, practices and challenges

During the first online session of the System Architecting Conference, on 25 January, Frank de Lange and Tom Castenmiller (ASML) will address the role of systems engineering and discuss the essences of the roadmapping process, the holistic system design and the product generation process. Register now for free.