TU/e-onderzoekers Shuxia Tao en Björn Baumeier hebben een NWO-financiering ontvangen om met behulp van geavanceerde computersimulaties en machine learning een langlopend mysterie in de quantummateriaalwetenschap te ontrafelen. Hun onderzoek kan leiden tot slimmere materialen voor de volgende generatie computers en ultra-efficiënte communicatieapparatuur.
Het project, onder de naam uniCISS, richt zich op een hardnekkig raadsel dat bekendstaat als Chiral Induced Spin Selectivity (CISS). Dit effect, dat ruim twintig jaar geleden werd ontdekt, beschrijft het bijzondere 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 heel 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 brengt het uniCISS-team expertise uit de natuurkunde, computationele chemie en AI samen om een voorspellende tool te ontwikkelen. Deze tool moet fungeren als leidraad bij het ontwerpen van nieuwe materialen met op maat gemaakte spintronische eigenschappen. Deze materialen kunnen vervolgens worden ingezet voor een nieuwe generatie computers en ultra-efficiënte communicatieapparatuur.
Waar traditionele elektronica uitsluitend werkt met de elektrische lading van elektronen om data te verplaatsen en te verwerken, maakt spintronica (kort voor spinelektronica) 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.
Lees het hele bericht op de site van de TUe.
