ENGINEERINGNET.BE - Het onderzoek richt zich op een raadsel dat bekendstaat als Chiral Induced Spin Selectivity (CISS): het vermogen van bepaalde materialen met een spiraalvormige of chirale structuur om elektronen te filteren op basis van hun spin.
Het begrijpen en beheersen van deze quantumeigenschap is waardevol, omdat het de basis kan vormen voor snellere en energiezuinigere computer- en communicatietechnologieën.
Hoewel het effect al meer dan twintig jaar geleden is ontdekt, heeft nog niemand helemaal kunnen verklaren waaróm dit precies gebeurt.
Dat maakt het lastig om doelgericht materialen te ontwerpen die het effect optimaal benutten.
Gedurende het vijfjarige project, genaamd uniCISS, brengt het onderzoeksteam expertise uit de natuurkunde, computationele chemie en AI samen om een voorspellende tool te ontwikkelen.
Deze tool moet de zoektocht naar nieuwe, baanbrekende quantummaterialen met op maat gemaakte spintronische eigenschappen drastisch verkorten.
Waar traditionele elektronica uitsluitend werkt met de elektrische lading van elektronen om data te verplaatsen en te verwerken, maakt spintronica gebruik van een extra quantumeigenschap: de intrinsieke spin van het elektron. Dit is eigenlijk een minuscule, ingebouwde magnetische oriëntatie.
Door zowel lading als spin te manipuleren, kunnen spintronische apparaten informatie aanzienlijk sneller opslaan en overdragen, terwijl ze slechts een fractie van de energie nodig hebben van conventionele microchips.
Het ontwikkelen van op maat gemaakte spintronische eigenschappen betekent dat de structuur van een materiaal zo wordt gemanipuleerd dat de elektronenspin op een specifieke, voorspelbare manier sturing en geleiding krijgt.
Wanneer dergelijk materiaal dankzij het CISS-effect een spiraalvormig ontwerp heeft, worden elektronen die erdoorheen reizen, gefilterd op hun quantumspin.
In feite fungeert het materiaal dan als een aanpasbaar spinfilter op nanoschaal, wat nieuwe mogelijkheden biedt voor spintronicacomponenten en toekomstige quantumtechnologieën.
Deze materialen kunnen bijvoorbeeld worden ingezet voor een nieuwe generatie computers en ultra-efficiënte communicatieapparatuur.
Het uniCISS-project ontvangt subsidie van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek.
