מחקר בגובה העיניים
מחקר בגובה העיניים
עובדות ומספרים
האוניברסיטה העברית, קמפוס אדמונד י' ספרא


מגנטיזיה מקומית מבוססת ספין והפרדת מטען בסיוע מולקולות כיראליות
מחקר זה עוסק באלקטרוניקה מבוססת ספין, ומטרתו היא להפיק – בעזרת מולקולות כיראליות – מגנטיזציה מקומית מבוססת ספין (באמצעות עירור אופטי) בטמפרטורת החדר והפרדת מטען מקומית
עם הדרישה הגוברת למזעור, סביר שהננו-מבנים יהפכו למרכיבים העיקריים של מעגלים משולבים עתידיים, כלומר מעגלים חשמליים זעירים המכילים רכיבים אלקטרוניים מתוחכמים. ישנן גישות שונות להשגת ננו-אלקטרוניקה יעילה, ביניהן שימוש באלקטרוניקה מבוססת ספין (ספינטרוניקה). ספין הוא מושג שלקוח מתורת הקוונטים וקשור בעצם לתגובה של חלקיק לשדה מגנטי, אך אפשר לחשוב על ספין של אלקטרון כמו סיבוב שלו סביב עצמו. האלקטרון יכול להסתובב בכיוון מסוים, או בכיוון ההפוך (מכאן שמו, ספין, או "סחריר" בעברית). ספין האלקטרון מתפקד כמו מגנט קטן, עם חץ לשני כיוונים אפשריים בלבד, ולכן הרבה אלקטרונים יחד יקבעו את המגנוט של חומר מגנטי. צמד האפשרויות של מגנוט צפון או דרום יכול לתפקד כרכיב זיכרון עם שתי רמות. זיכרון שכזה עתיד להביא להפחתת צריכת החשמל של מכשירים אלקטרוניים. גישה המבטיחה יעילות ופשטות של מגנוט בעולם הספינטרוניקה התפתחה לאחרונה תוך שימוש במולקולות כיראליות (סליליות), כלומר מולקולות שמהוות "תמונות ראי" זו של זו: ניתן להעביר אלקטרונים דרך מולקולות כיראליות לקבלת ברירה של ספין מסוים, Chiral-Induced Spin Selectivity) CISS). בשימוש באפקט, הדגמנו זיכרון פשוט ויעיל אופטי וחשמלי. דוגמה למגנוט פשוט שהתגלה במחקר היא ספיחה מקומית של מולקולות כיראליות על גבי משטח פרומגנטי הממגנטת את המשטח. המגנטיזציה יעילה ומתממשת ללא שדה מגנטי חיצוני או זרם חשמלי, וכיווונה תלוי בכיראליות של המולקולות. ניתן ליצור את המגנטיזציה המקומית על אזורים כמו תחום מגנטי בודד (כלומר אזור זעיר שבו כל המומנטים המגנטיים מצביעים לאותו כיוון) וכך להתגבר על נטייתם של חומרים פרומגנטיים להיפגם בשל מזעורם. בנוסף, הוצגו תוצאות לשיפור בליעת האור משכבת מולקולות כיראליות המחוברות לננו-גבישים של המוליך למחצה קדמיום סלניד על גבי איי זהב ננומטריים המשמשים כאנטנות פלזמוניות (להגבר שדות מקומי). על ידי התאמת התהודה הפלזמונית (תופעה המתרחשת בננו-חלקיקים מתכתיים) לבליעה של הננו-גבישים שופרה בליעת-האור בהשוואה לדוגמת ייחוס. התוצאות סוללות דרך לגלאי ספין אור יעילים. בהמשך הודגמה דרך לשפר את הצימוד האופטי בין מערכים רב-שכבתיים של ננו-חלקיקים הקשורים במולקולות כיראליות. נמצא שהצימוד נשלט ע"י מניפולציה של מצב הספין באמצעות אור מקוטב מעגלי. עוד הודגמו טכנולוגיות אפשריות להתקני זיכרון ננו-מגנטיים ללא מגנט קבוע הפועלים בתנאי ובטמפרטורת החדר. לדוגמה, מגנטיזציה הושגה באמצעות אפקט ה-CISS בהעברת זרם מקוטב ספין דרך שכבה כיראלית לננו-חלקיק פרומגנטי יחיד בגודל 30 ננומטר. התוצאות הראו יחס של פי שלושה בין מצבי ההתנגדות השונים של המגנוט. יחס זה גבוה פי שניים ממה שדווח בעבר ובשונה מהטכנולוגיות הקיימות, ניתן למזער את הטכנולוגיה הזו בממד הננומטרי. כמו-כן יצרנו, בסיוע מולקולות כיראליות, רכיבים אלקטרוניים רגישים לשינויי זרם קטנים, שלמרות היעדרם של רכיבים מגנטיים מפגינים מגנטיזציה יעילה המבוקרת על ידי שדה חשמלי. לבסוף הצגנו שיטה להדמיה מגנטית מקומית באמצעות קצה של מיקרוסקופ כוח אטומי קונבנציונאלי הקשור למולקולה כיראלית; בסמיכות לדגימה המגנטית נוצרת אינטראקציה של שחלוף ספין עם הדגימה המאפשרת הגעה לרזולוציה אטומית.
תמונות המחקר

