Ядерный спин использовали для управления светодиодом

В Университете штата Юта физики смогли измерить субатомный спин в центре двух изотопов водорода — одиночного протона и дейтерия (протон, нейтрон и электрон) — и использовали его изменения для управления рабочим током недорогого пластикового светодиода — органического полупроводника MEH-PPV, дающего оранжевое излучение.

Эта работа стала приближенным к практике развитием более раннего исследования того же коллектива под руководством профессора Кристофа Боэме (Christoph Boehme). Четыре года назад они смогли считать ядерный спин атомов фосфора в обычном кремниевом полупроводнике, но необходимыми условиями осуществления измерений тогда были охлаждение оборудования почти до абсолютного нуля, бомбардировка образца интенсивными микроволнами и воздействие на него сверхсильными магнитными полями.

Новые эксперименты проводились ими при комнатных температурах и без использования сильных магнитных полей, то есть в нормальных рабочих условиях для большинства реальных электронных устройств. В первых двух опытах физики заставили спины протона и дейтерия осциллировать характерным образом и регистрировали как это отражается на токе через светодиод. В третьем эксперименте они продемонстрировали переключение ядерных спинов с любой скоростью, независимо от характеристической частоты.

Это достижение, о котором рассказывается в сегодняшнем издании журнала Science, открывает перспективы создания новых, более компактных способов хранения информации, усовершенствованных OLED для дисплеев и телевизоров, сверхпроизводительных квантовых компьютеров.

Говоря о значении своего эксперимента профессор Боэме, подчеркивает, что магнитные силы, создаваемые ядром, в миллионы раз меньше электростатических, обычно управляющих токами. Практические устройства со спинтронным управлением, на реальную возможность создания которых указывает данная работа, будут, соответственно, на много порядков эффективнее сегодняшнего электронного оборудования.

Как в прошлом, так и в новом исследовании авторы считывали/переключали методом магнитного резонанса коллективный спин более 1 млн ядер за один раз. Главная задача их следующей работы — получить возможность измерять спины ядер индивидуально.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365