Utahin yliopiston tutkijoiden johtamassa tutkimuksessa huomattiin perovskiitin soveltuvan ominaisuuksiltaan erinomaisesti spintroniikan sovelluksiin.

Perovskiitti on vuonna 1839 löydetty mineraali. Viime vuosina materiaali on liitetty erityisesti aurinkokennoihin. Tutkijat ovat onnistuneet kehittämään perovskiittiin perustuvia aurinkokennoja, joiden hyötysuhde on jopa 22 prosenttia.

Nyt kalsiumtitanaatista koostuvan mineraalin on huomattu soveltuvan myös spintroniikan sovelluksiin. Spintroniikka tutkii mahdollisuuksia hyödyntää elektronin pyörimistä eli ”spiniä” tiedon käsittelyssä ja tallentamisessa. Sen uskotaan olevan tulevaisuuden tapa tiedon prosessoimiseen.

Koska bittien tallennus perustuu sähkövarauksen sijaan elektronien magneettiseen kvanttispiniin, spintroniikka tarjoaa mahdollisuuden merkittävään energiansäästöön. Sen avulla on mahdollista käsitellä myös eksponentiaalisesti enemmän dataa perinteisiin menetelmiin verrattuna.

Spintroniikan yleistyminen onkin edellytys elektroniikkalaitteiden yhä pienentyvälle koolle. Tutkijoiden mukaan nykyisen teknologian rajat tulevat kovaa vauhtia vastaan.

Fyysikot ovat kuitenkin törmänneet seinään spintroniikan käytännön toteutuksissa.

”Suuri haaste on ollut oikean materiaalin löytäminen, joka täyttää samanaikaisesti kaksi kriteeriä: manipuloitavuus ja spinin riittävä kesto”, tutkimuksen johtaha Sarah Li Utahin yliopistosta kertoo Phys.org-sivuston artikkelissa.

”Tämä materiaali täyttää molemmat vaatimukset.”

Hybridi-perovskiitin rakenne.

Tutkijat kutsuvatkin hybridi-perovskiittiä ihmemateriaaliksi. Materiaalin kemiallisen koostumuksen vuoksi sitä on pidetty epätodennäköisenä vaihtoehdona spintroniikan sovelluksiin. Tutkijat yllättyivätkin huomatessaan, että spinin kesto on perovskiitin atomipainosta huolimatta pitkä.

”Se yllätti meidät. Emme ole löytäneet ominaisuudelle tarkkaa syytä, mutta kyse on todennäköisesti jostain perovskiitille luontaisesta, taianomaisesta ominaisuudesta”, Li kertoo.

Spintroniikan uskotaan yleistyvän tulevaisuudessa monissa laitteissa.

”Alalla toivotaan, että kun yhdistetään elektroniikka, fotoniikkaa ja magnetiikkaa saadaan uudenlaisia spinperustaisia monitoimisia laitteita kuten spin-fettejä, spin-ledejä ja spin-RTD (resonant tunnelling device) -rakenteita, optisia kytkimiä, jotka toimivat terahertsien taajuuksilla, modulaattoreita, en- ja dekoodereita sekä kvanttibittejä kvanttitietokoneita ja kvanttiliikennettä varten”, Nanobittejä-sivusto kirjoitti vuonna 2014 julkaistussa artikkelissaan ”Futuristinen spintroniikka”.