Connecting chirality and spin in electronic devices
| Promotie: | Dhr. X. Yang |
| Wanneer: | 18 september 2020 |
| Aanvang: | 11:00 |
| Promotors: | prof. dr. ir. C.H. (Caspar) van der Wal, prof. dr. ir. B.J. (Bart) van Wees |
| Waar: | Academiegebouw RUG |
| Faculteit: | Science and Engineering |
Rol van chirale moleculen in nieuwe elektronica onderzocht
De razendsnelle ontwikkeling van de elektronica-industrie heeft onze levens veranderd. Maar de fundamentele grenzen van de op silicium gebaseerde technologieën heeft de snelheid waarmee computerkracht toeneemt vertraagd. Een veel belovende kandidaat voor de volgende generatie van elektronica is spintronica. Zij benut naast de conventioneel gebruikte elektrische lading ook de magnetische eigenschappen van een elektron om digitale informatie te coderen en te decoderen.
De efficiënte omzetting tussen spin- en ladingssignalen, wat hoofdzakelijk gebeurt met behulp van relatief grote magnetische materialen, is een uitdaging voor de spintronica. Recent onderzoek heeft hiervoor een mogelijk alternatief gevonden, namelijk het gebruik van chirale moleculen. Dit zijn moleculen die niet spiegel symmetrisch zijn en daardoor niet kunnen overlappen met hun eigen spiegelbeeld. Hun spin-lading conversie wordt ‘chirality-induced spin selectivity’ (CISS) genoemd en is waargenomen in verscheidenen experimenten met elektronische/spintronische schakelingen. Echter, diepgaand inzicht in de gevonden signalen ontbreekt en de onderliggende mechanismen van CISS zijn nog onduidelijk.
Het promotieonderzoek van Xu Yang spitste zich daarom toe op de manifestaties van CISS in elektronische/spintronische schakelingen. Hij ontwikkelde theoretische antwoorden op fundamentele vragen over hoe en wanneer CISS spintronische signalen kunnen worden gegenereerd, hoe zulke signalen kunnen worden gedetecteerd en wat deze signalen zeggen over de chirale moleculen.
Experimenteel verkende hij vervolgens verschijnselen in elektronische schakelingen die worden geïntroduceerd door chirale vast stof en bio-organische materialen. De resultaten van dit onderzoek voorzien niet louter in de basisprincipes en ontwerprichtlijnen voor CISS gebaseerde spintronische schakelingen, maar onthullen ook het fundamentele verband tussen spin en de chiraliteit van moleculen en materialen.
Het promotieonderzoek van Xu Yang vond plaats bij de afdeling Fysica van Nano Devices van het Zernike Institute for Advanced Materials dat het onderzoek ook financierde. Hij werkt nu als postdoc aan de RUG.
Zie ook: Theoretisch model kan moleculair mysterie mogelijk oplossen