Physics4all

מי מאיתנו לא משתמש באלקטרוניקה בחיי היום יום? מכיוון שהשימוש במכשירי האלקטרוניקה השונים נפוץ כל כך וכולנו משתמשים במגוון המכשירים האלקטרוניים על בסיס קבוע, מנסים החוקרים כל הזמן לפתח ולהמציא דרכים לשפר ולהקטין את הרכיבים האלקטרונים השונים במוצרים השונים. כיצד? דרך אחת מתמקדת בייעול הרכיבים האלקטרוניים ומנסה להקטינם ותחום המחקר נקרא "ספינטרוניקה".

מהו מחקר הספינטרוניקה?

ראשית, נגדיר מהי אלקטרוניקה- זהו ענף של הנדסת חשמל העוסק בתכנון של מעגלים חשמליים המווסתים את התנועה של האלקטרונים בעזרת מרכיבים שונים. האלקטרוניקה מתבססת על זרמים ומתחים חשמליים. לאלקטרון, שהוא חלקיק תת אטומי המקיף את גרעין האטום, יש מטען חשמלי שלילי. בחומרים מוצקים ההולכה החשמלית מתבצעת על ידי האלקטרונים שהם החלקיקים הנושאים את המטען החשמלי בזרם החשמלי.

בנוסף למטען השלילי של האלקטרון יש לו תכונה חשובה נוספת, הספין, כלומר דרגת החופש הפנימית של החלקיק. כאשר מדברים על ספין של אלקטרון מדברים על מומנט מגנטי טבעי אשר הגודל שלו קבוע והחופש היחיד שלו הוא הכיוון. אם נרצה למדוד ספין לאורכו של ציר מסוים אנחנו יודעים כי הגודל הוא אותו הדבר וצריך רק לבדוק האם הזרם של האלקטרונים נע לכיוון מעלה- לאורך הציר שמודדים או שהוא נע מטה כלומר בכיוון ההפוך של הציר שמדדנו.

מחקר הספינטרוניקה מנסה לקחת את תכונת הספין של האלקטרונים ולנסות להזרים זרמים מקוטבים כלומר זרמים אשר כל האלקטרונים בהם הם בעלי אותו הספין – נעים באותו הכיוון מעלה או מטה זאת בניגוד לזרמי לא מקוטבים בהם חצי מהאלקטרונים הינם בעלי ספין מעלה והחצי השני כלפי מטה. בדרך זו, הספינטרוניקה מנסה להקטין את הרכיבים האלקטרוניים השונים ובדרך זו לייעל אותם ולשפר את צריכת האנרגיה של המרכיבים האלקטרוניים.

לסיכום:

הספינקטרוניקה הינה תחום מחקר חדש אשר הקושי העיקרי שלה הינו העדר מקור מתח יציב אשר יכול לייצר את אותו זרם מקוטב של האלקטרונים לאורך זמן ומרחק. החוקרים מנסים למצוא דרכים יעילות גם מחוץ לכותלי המעבדה בעזרתם ניתן יהיה לייצר מקור מתח פשוט אשר יספק זרם מקוטב של אלקטרונים.