बिना चुंबक के इलेक्ट्रॉन स्पिन मोड़ने वाला नया मुड़ा पॉलिमर: ओसाका टीम

ओसाका विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने अर्धचालक पॉलिमर का एक नया वर्ग बनाया है जिनकी आणविक संरचनाएँ बाएँ- या दाएँ-हाथ की सर्पिल की तरह मुड़ती हैं और अत्यधिक स्पिन-ध्रुवित विद्युत धाराएँ पैदा कर सकती हैं। Nature Communications में प्रकाशित ये पॉलिमर हेलिक्स संरचनाओं में स्वयं जुड़ते हैं जो इलेक्ट्रॉनों को उनके स्पिन के अनुसार छानती हैं; टीम इसे भविष्य के स्पिनट्रॉनिक उपकरणों के लिए एक मंच के रूप में प्रस्तुत करती है।

यह काम कायरलता (chirality) पर आधारित है — वह गुण जिससे किसी वस्तु के अलग बाएँ- और दाएँ-हाथ के रूप होते हैं, जैसा मुड़ी लताओं और सर्पिल सीपियों में दिखता है। पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक्स केवल विद्युत आवेश के प्रवाह पर निर्भर है। स्पिनट्रॉनिक्स इलेक्ट्रॉन के स्पिन का भी उपयोग करता है, जो एक अंतर्निहित गुण है और कम ऊर्जा में सूचना ढो सकता है, इसलिए इसे नियंत्रित करना अधिक हरित और कुशल तकनीक दे सकता है। चुनौती ऐसे पदार्थ खोजने की रही है जो भरोसेमंद ढंग से स्पिन-ध्रुवित धाराएँ पैदा करें।

भारी चुंबकीय पदार्थों के बजाय टीम ने स्पिन नियंत्रित करने के लिए आणविक संरचना का उपयोग किया। मुख्य लेखक फुमिताका इशिवारी कहते हैं कि यह तरीका कार्बनिक पदार्थों के लचीलेपन का लाभ उठाता है। शोधकर्ताओं ने एक कठोर द्वि-फलकीय सीढ़ी (bifacial ladder) ढाँचे वाले पॉलिमर बनाए, जो अणुओं को सुव्यवस्थित हेलिक्स बनाने के लिए प्रेरित करता है और चुने हुए स्पिन दिशा वाले इलेक्ट्रॉनों को संचारित करने की क्षमता बढ़ाता है।

इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में लगाने पर इन पॉलिमरों से बनी धाराएँ अत्यधिक स्पिन-ध्रुवित रहीं, और पदार्थ ने उच्च तापीय स्थिरता भी दिखाई। टीम इस परिणाम को उन स्पिनट्रॉनिक उपकरणों और स्वच्छ-ऊर्जा तकनीकों की ओर एक कदम बताती है जो चुंबकों पर निर्भर नहीं होंगे, बल्कि काम करने के लिए अणु के मोड़ का ही उपयोग करेंगे।