FyzWeb  články
Tranzistor ovládaný pomocí spinu2002-07-12 

Poté, co byl ve čtyřicátých letech dvacátého století objeven tranzistorový jev a sestrojen tranzistor, se elektronika ubírá kupředu mílovými kroky. Složitá elektronika je dnes základem špičkových přístrojů a zařízení. Po bipolárních tranzistorech přišly tranzistory unipolární jakožto přímá náhrada elektronek a umožnily stavbu elektronických obvodů s vysokou hustotou integrace. Nyní bylo ohlášeno, že se podařilo sestrojit tranzistor ovládaný pomocí spinu elektronů přicházejících do báze.

Jak unipolární tranzistor (FET) funguje? Proud v kolektorovém obvodu je řízen napětím přiloženým na bázi tranzistoru. Podrobně si o jeho funkci můžete přečíst v učebnici elektroniky (konkrétně o unipolárním tranzistoru na tomto místě).

U klasických tranzistorů nezávisí jejich vlastnosti na spinu elektronů, které tvoří proud protékající tranzistorem. (Spin elektronu je jeho vlastní magnetický moment. Můžeme si ho představit jako vektor pevné velikosti, který může být orientován pouze dvěma způsoby. Mluví se pak o elektronech se spinem nahoru a se spinem dolů.) Záleží jen na počtu elektronů, které projdou tranzistorem za jednotku času.

Naopak u nově vyvíjených tranzistorů bude proud tranzistorem procházet pouze tehdy, když spiny elektronů tvořících proud budou orientovány jistým směrem. Vlastnosti tranzistoru se řídí zákony kvantové mechaniky. Na polovodičovém povrchu můžeme pomocí elektrod vytvořit potenciálovou jámu a v ní udržet elektrony. Pohyb elektronu přes jámu závisí na jeho energii - a ta závisí mimo jiné na jeho spinu.

Je ovšem třeba vytvořit a udržet elektrický proud, ve kterém budou mít všechny elektrony stejný spin. Toho lze docílit ve feromagnetických látkách, kde mají elektrony sousedních atomů snahu mít stejný spin. Když feromagnetikum silně zmagnetujeme, budou mít spiny všech elektronů stejný směr a po připojení na elektrické napětí bude proud protékající feromagnetikem tvořen elektrony se stejným spinem.

Použití spinu k uchovávání informace by mělo velký význam v počítačové technice. Bude-li informace ukryta ve spinu, nezničí ji například výpadek elektrického proudu. Kromě toho by byly kvantové počítače podstatně výkonnější a s větší kapacitou paměti než ty dnešní.

Zatím ještě nebyl vytvořen praktický tranzistorový obvod pracující na základě elektronových spinů. Pokusy zatím spíše ukazují, co je možné a reálné a jak mohou v budoucnu elektronické přístroje vypadat.

Zpracováno podle Nature a You.

Zpracoval J. Kekule.





Doporučit článek

Od:
Komu:
Antispam: