Rahasia Spin Terungkap: Tonggak Baru dalam Spintronics Dapat Merevolusi Elektronika
Spintronics adalah bidang menjanjikan yang bertujuan untuk melampaui elektronik konvensional dengan memanfaatkan putaran intrinsik elektron, yang bertujuan untuk mengontrol arus putaran untuk mengurangi penggunaan daya dan operasi yang lebih cepat dan non-volatil dengan fungsi baru. Deteksi dan pemahaman arus putaran sangatlah kompleks, melibatkan pengukuran tegangan makroskopis dan pemahaman mendalam tentang sifat materials pada suhu yang berbeda. Penelitian terbaru telah menjelaskan bagaimana arus putaran dapat diprediksi dan dimanipulasi berdasarkan sifat magnetik materials, mengungkapkan pentingnya memahami perilaku magnetik dan variasi suhu untuk memajukan spintronik. Kredit: SciTechDaily.coim
Kemajuan terkini dalam spintronik telah memungkinkan prediksi dan pengendalian arus putaran yang lebih baik dengan mempelajari sifat magnetik dan pengaruh suhu pada materials.
Spintronics menarik minat yang besar sebagai alternatif yang menjanjikan terhadap elektronik konvensional, menawarkan potensi manfaat yang signifikan seperti konsumsi daya yang lebih rendah, pengoperasian yang lebih cepat, non-volatilitas, dan kemungkinan memperkenalkan fungsi-fungsi baru.
Spintronik mengeksploitasi spin intrinsik elektron, dan hal mendasar dalam bidang ini adalah mengendalikan aliran derajat kebebasan spin, yaitu arus spin. Para ilmuwan terus mencari cara untuk membuat, menghapus, dan mengendalikannya untuk penerapan di masa depan.
Mendeteksi arus putaran bukanlah hal yang mudah. Hal ini memerlukan penggunaan pengukuran tegangan makroskopis, yang melihat perubahan tegangan keseluruhan pada suatu materials. Namun, kendala yang umum terjadi adalah kurangnya pemahaman tentang bagaimana arus putaran ini sebenarnya bergerak atau menyebar di dalam materials itu sendiri.
Ketergantungan suhu sinyal arus putaran dan polarisasi magnon di atas dan di bawah suhu kompensasi magnetik. Kredit: Yusuke Nambu
“Dengan menggunakan hamburan neutron dan pengukuran tegangan, kami menunjukkan bahwa sifat magnetik materials dapat memprediksi bagaimana arus putaran berubah seiring suhu,” kata Yusuke Nambu, salah satu penulis makalah dan profesor di Institut Penelitian Materials Universitas Tohoku. (IMR).”
Pengamatan Polarisasi Magnon
Nambu dan rekan-rekannya menemukan bahwa sinyal putaran arus berubah arah pada suhu magnet tertentu dan menurun pada suhu rendah. Selain itu, mereka menemukan bahwa arah putaran, atau polarisasi magnon, terbalik baik di atas maupun di bawah suhu magnetik kritis ini. Perubahan polarisasi magnon ini berkorelasi dengan pembalikan arus putaran, sehingga menjelaskan arah perambatannya.
Selain itu, materi yang dipelajari menampilkan perilaku magnetik dengan energi celah yang berbeda. Hal ini menunjukkan bahwa di bawah suhu yang terkait dengan energi celah ini, tidak ada pembawa arus putaran, yang menyebabkan penurunan sinyal arus putaran pada suhu yang lebih rendah. Hebatnya, ketergantungan suhu putaran arus mengikuti peluruhan eksponensial, yang mencerminkan hasil hamburan neutron.
Nambu menekankan bahwa temuan mereka menggarisbawahi pentingnya memahami element mikroskopis dalam penelitian spintronik. “Dengan memperjelas perilaku magnet dan variasi suhunya, kita dapat memperoleh pemahaman komprehensif tentang arus putaran pada magnet isolasi, membuka jalan untuk memprediksi arus putaran dengan lebih akurat dan berpotensi mengembangkan materials canggih dengan kinerja yang ditingkatkan.”
Referensi: “Memahami arus spin dari dispersi dan polarisasi magnon: Studi efek Spin-Seebeck dan hamburan neutron pada Tb3Fe5O12” oleh Y. Kawamoto, T. Kikkawa, M. Kawamata, Y. Umemoto, AG Manning, KC Rule, Ok. Ikeuchi, Ok. Kamazawa, M. Fujita, E. Saitoh, Ok. Kakurai dan Y. Nambu, 27 Maret 2024, Surat Fisika Terapan.
DOI: 10.1063/5.0197831
