تبدیل اطلاعات ذخیره شده به نور توسط محققان سوئدی
محققان دانشگاه لینکوبین و انستیتوی فناوری در سوئد رابط جدیدی را برای تبدیل اطلاعات ذخیره شده توسط اسپین الکترون‌ها به نور توسعه دادند که قادر است دنیای فناوری اطلاعات را متحول کند.
این رابط علاوه بر حفظ و بهبود سیگنال اسپین الکترون‌ها (یکی از ویژگی‌های ذاتی الکترون) در دمای اتاق، قادر است این سیگنال‌ها را به سیگنال‌های متناظر و دست سان (chiral) نوری تبدیل کند که در راستای موردنظر منتقل می‌شوند. موج دست سان موجی است که متقارن به نظر می‌رسد؛ اما درواقع یک تصویر آیینه‌ای انطباق ناپذیر است.
در فناوری‌های جدید از نور و بار الکتریکی به‌عنوان ابزار ذخیره و انتقال اطلاعات استفاده میشود. شاخه‌ای از علم الکترونیک که به بررسی اسپین و بار الکترون‌ها می‌پردازد با عنوان اسپینترونیک شناخته میشود. الکترون‌ها نیز مانند زمین به‌صورت ساعت‌گرد یا پادساعت‌گرد، حول محور خود گردش می‌کنند. در علم اسپینترونیک هریک از این راستاهای گردش به‌عنوان صفر یا یک شناخته می‌شوند و درنتیجه با استفاده از راستای گردش الکترون که اسپین نامیده میشود، می‌توان اطلاعات را ذخیره کرد.
اساساً اطلاعات ذخیره‌شده توسط اسپین‌ها را می‌توان با استفاده از یک دستگاه مبدل به نور تبدیل کرده و آن را با استفاده از فیبرهای نوری به نقاط دوردست منتقل کرد. فناوری مورداستفاده برای این کار با عنوان اسپینترونیک نوری شناخته میشود. انتقال اطلاعات با استفاده از فناوری اسپینترونیک نوری بر این اصل استوار است که وضعیت اسپین الکترون تعیین‌کننده ویژگی‌های نور تولیدشده است. اما مشکل این است که با افزایش دما اسپین الکترون‌ها به‌سادگی تغییر می‌کند و در دمای اتاق اسپین الکترون‌ها تقریباً به‌طور تصادفی مشخص میشود. بدین ترتیب باوجوداینکه قابلیت انتقال اطلاعات در دمای اتاق برای توسعه فناوری‌های جدید مبتنی بر اسپینترونیک نوری امری ضروری است، نمی‌توان از این فناوری در دمای اتاق استفاده کرد.
اکنون محققان سوئدی فناوری جدیدی را توسعه دادند که به‌عنوان یک رابط کارآمد اسپین- نور عمل کرده و امکان استفاده از فناوری اسپینترونیک نوری را برای تبدیل اسپین الکترون‌ها به سیگنال نوری در دمای اتاق فراهم می‌کند.
کلید این فناوری، ماده‌ای است که از نانوستون‌هایی از جنس گالیم نیتروژن آرسنید (GaNA) با ارتفاع حدود 2 نانومتر تشکیل‌شده است. این نانوستون‌ها در یک ساختار لایه‌ای روی یکدیگر قرار گرفته‌اند و در بین آن‌ها لایه نازکی از گالیم آرسنید وجود دارد. این ماده به گونه ای طراحی شده است که در بین هر یک میلیارد اتم گالیم، یک اتم دارای جابه جایی است. این نقص ساختاری که به‌طور عمدی توسط محققان ایجاد شده، عملکردی مانند فیلتر دارد و امکان جداسازی الکترون‌های دارای اسپین ناخواسته و حفظ اتم های دارای اسپین مناسب را فراهم می‌کند.
این ساختار امکان هدایت موثر نور را به‌سادگی فراهم می‌کند. محققان امیدوارند این تحقیقات الهام بخش طرح های جدیدی برای رابط های نور و اسپین باشد و راه را برای فناوری اسپینترونیک نوری هموارتر کند.
گزارش کامل این تحقیقات در نشریه Nature Communications منتشر شده است.