مقدمه
عنوان اسپینترونیک از تشابه این حوزه با رقیب (یا همکار) سنتی خود یعنی
الکترونیک ریشه گرفته است. در شیمی خوانده‌ایم که
الکترونها و برخی دیگر از ذرات بنیادی به غیر از
بار الکتریکی و جرم ، خاصیت دیگری به نام
اسپین هم دارند که یکی از خواص ذاتی الکترون به حساب می‌آید و دو مقدار مثبت یا منفی یک دوم به آن نسبت داده می‌شود.
جریان الکتریکی ،
پتانسیل الکتریکی و
میدان الکتریکی (که از روابط ماکسول پیروی می‌کنند) ابزار اصلی در تحلیل یک مدار الکترونیکی هستند و بیشتر با «بار الکترون» سر و کار دارند. محققان اسپینترونیک تلاش می‌کنند تا با استفاده از قواعد حاکم بر برهمکنش و تغییرات «اسپین الکترون» روش‌های جدیدی برای ساخت سیستم‌هایی معادل با مدارهای الکترونیکی بخصوص برای محاسبه و ذخیره اطلاعات بیابند.
اسپین الکترونها
الکترون در اتم ، علاوه بر این که تحت تأثیر نیروی جاذبه هسته ، به دور آن می‌‌چرخد، دارای یک حرکت چرخشی به دور خود نیز میباشد. این نوع چرخش را اصطلاحا اسپین الکترون می‌‌گویند. «اسپین» واژه انگلیسی (Spin) است که به معنای چرخش میباشد. اسپینترونیک یا الکترونیک اسپینی علم استفاده از
اسپین الکترونها در
الکترونیک است. اسپین الکترونها ، چگونگی حرکت الکترون به دور هسته میباشد و حضور الکترون را در هر نقطه در هر لحظه ؛ احتمالی در نظر گرفته‌اند. در اسپینترونیک؛ حالت `بالا و پایین` اسپینی به جای `صفر و یک` یا `مثبت و منفی` استفاده می‌شود و در آینده تحولی در دستگاههای میکروالکترونیکی بوجود خواهد آورد. این ویژگی برای ساخت دستگاههای باینری بسیار کوچک ، یعنی در مقیاس اتمی ، مورد استفاده قرار می‌گیرد که انرژی کمتری لازم خواهند داشت.
به علاوه از طبیعت کوانتومی چنین برمی‌آید که اسپین غیر از بالا و پایین می‌تواند در حالات بینابین نیز وجود داشته باشد و با استفاده از این خاصیت در پردازش موازی (parallel computation) سرعت بالاتری برای
کامپیوترهای کوانتومی در دسترس خواهد بود. وسایل الکترونیکی سنتی بر مبنای انتقال دهنده‌های
بار الکتریکی ،
الکترونها و در یک
نیمه هادی مانند
سیلیکون ایجاد شده‌اند. در هر حال اکنون
فیزیکدانها سعی دارند برای خلق نسلی جدید و جالب از وسائل اسپینترونیکی ، بجای بار الکترون از اسپین آنها استفاده کنند. این وسائل جدید کوچکتر, تطبیق پذیرتر و قویتر از وسائل حاضر می باشند که بر مبنای
تراشه های سیلیکونی و قطعات الکترونیکی قرار دارند. زمینه بازار اینگونه وسائل بیش از میلیاردها دلار در سال است.
روند ذخیره اطلاعات
تمام وسائل اسپینترونیکی بر مبنای رویه‌ای ساده عمل می‌کنند.
- اطلاعات در اسپینها که به صورت جهت (اسپین) (بالا یا پایین) ذخیره می‌شوند (نوشته می‌شوند).
- اسپینها به الکترونهای متحرک متصل می‌شوند و اطلاعات درون سیم حمل می‌شود.
- اطلاعات در یک پایانه خوانده می‌شود.
جهت اسپین الکترونهای انتقالی برای زمانی نسبتاً طولانی ثابت می‌ماند (در حد چند نانو ثانیه در مقایسه با دهها فمتو ثانیه‌ای که طول می‌کشد تا مومنتوم الکترون از بین برود) که این فرصت وسایل اسپینترونیکی را خصوصاً برای ذخیره اطلاعات و وسائل
حسگر مغناطیسی و بطور بالقوه برای محاسبات کوانتومی که اسپین الکترون نشان دهنده یک بیت (که کیو بیت نامیده می‌شود) اطلاعات میباشد، مناسب می‌سازد.
مگنتو الکترونیک ، الکترونیک اسپینی و
اسپینترونیک نامهای متفاوت یک چیز هستند: استفاده از اسپین الکترونها (نه فقط بار الکترونها) در جریانهای داده.
مباحث مرتبط با عنوان
