Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Tóquio e da Nippon Telegraph and Telephone Corporation desenvolveram um "osciloscópio com resolução de spin". Este dispositivo é um instrumento de medição básico para plasmônica e spintrônica, que são tecnologias-chave para futuras aplicações eletrônicas. O acoplamento de cargas leves e eletrônicas em plasmônicos abrirá o caminho para o processamento de informações em altíssima velocidade, enquanto a spintrônica fornecerá tecnologia de baixo consumo de energia em uma sociedade altamente orientada para a informação. O osciloscópio com resolução de spin é pioneiro no futuro "spin-plasmonics, "onde dispositivos de ultra-alta velocidade e baixo consumo de energia serão alcançados.

Um elétron tem carga e spin, e ambas as excitações de densidade de carga e spin em um sistema eletrônico podem ser utilizadas no processamento de informações. A dinâmica das ondas de densidade de carga foi investigada em plasmônica, e o das ondas de densidade de spin foi estudado no campo da spintrônica. Contudo, menos esforço tem sido dedicado à combinação dessas duas tecnologias e ao desenvolvimento dos esperados dispositivos de ultra-alta velocidade e baixo consumo de energia. A data, um grande obstáculo que impede a promoção deste campo de pesquisa tem sido a falta de um instrumento de medição que seja sensível tanto à carga quanto ao giro.

Em seu artigo recente, publicado em Física da Natureza , O Dr. Masayuki Hashisaka da Tokyo Tech e seus colegas relataram um "osciloscópio resolvido por spin" que permite a medição das formas de onda dos sinais de carga e spin em dispositivos eletrônicos. Um osciloscópio é um instrumento de medição básico usado em eletrônica; Contudo, osciloscópios convencionais não facilitam a medição de carga e rotação.

O "sinal de carga" é a carga total das densidades de elétrons de spin para cima e para baixo. Avançar, o "sinal de spin" é a diferença entre as densidades de elétrons de spin para cima e para baixo. Ambos os sinais que viajam em um dispositivo semicondutor podem ser detectados pelo osciloscópio resolvido por spin, que é composto por um filtro de spin e detectores de carga resolvidos no tempo em escala nanométrica. O filtro de spin separa os elétrons de spin para cima e para baixo, enquanto o detector de carga resolvido no tempo mede as formas de onda das ondas de densidade de carga. Ao combinar esses dispositivos spintrônicos e plasmônicos, o osciloscópio com resolução de spin é estabelecido.

Usando este osciloscópio resolvido por spin, Hashisaka e colegas demonstraram medições de forma de onda de pacotes de onda de densidade de carga e spin em um dispositivo semicondutor. Eles conseguiram observar o processo de separação de carga de spin em um sistema eletrônico unidimensional (1D) composto de canais de borda Hall quânticos, que é um sistema prototípico para a investigação da dinâmica de elétrons 1D. Este foi o primeiro experimento em que uma única medida de forma de onda de separação de carga de spin permitiu a estimativa de todos os parâmetros relevantes do sistema. Avançar, esta observação manifesta não só a utilidade do osciloscópio resolvido por spin, mas também a possibilidade de desenvolver novos dispositivos plasmônicos e spintrônicos baseados em materiais semicondutores 1D.

O osciloscópio resolvido por spin promoverá investigações tanto em plasmônica quanto em spintrônica; por exemplo, este dispositivo ajudará nos estudos da dinâmica do elétron em vários sistemas 1D. Além disso, o osciloscópio com resolução de spin pavimentará o caminho para futuros "plasmônicos de spin, "onde dispositivos de ultra-alta velocidade e baixo consumo de energia serão alcançados.