स्पिनट्रॉनिक्स में विकास

पाठ्यक्रम:GS 3/विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी

समाचार में 

• शोधकर्ताओं ने स्पिनट्रॉनिक्स में एक महत्वपूर्ण सफलता प्राप्त की है, उन्होंने ऑप्टिकल इंटरसाइट स्पिन ट्रांसफर (OISTR) नामक एक नई विधि का उपयोग करके केवल 2 फेम्टोसेकंड (fs) में स्पिन धाराओं का उत्पादन प्राप्त किया है।

स्पिनट्रॉनिक्स के बारे में

• स्पिनट्रॉनिक्स का मतलब है स्पिन ट्रांसपोर्ट इलेक्ट्रॉनिक्स।
• यह एक अत्याधुनिक क्षेत्र है जो इलेक्ट्रॉनों के आंतरिक स्पिन का उपयोग करता है।
  • पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक्स के विपरीत जो केवल चार्ज (इलेक्ट्रॉनों की गति) पर निर्भर करते हैं, स्पिनट्रॉनिक्स चार्ज और स्पिन दोनों गुणों का उपयोग करता है।

अनुप्रयोग

• चुंबकीय हार्ड ड्राइव: स्पिनट्रॉनिक्स ने हार्ड ड्राइव प्रौद्योगिकी को बदलपरिवर्तित कर दिया है।
  • विशाल चुम्बकीय प्रतिरोधी हेड (GMR heads) उच्च डेटा घनत्व और तीव्र पढ़ने/लिखने की गति को सक्षम करते हैं।
    • लैपटॉप की हार्ड ड्राइव की कार्यक्षमता स्पिनट्रॉनिक्स पर निर्भर है।
• MRAM (मैग्नेटोरेसिस्टिव रैंडम-एक्सेस मेमोरी): MRAM दोनों ही गुणों का मिश्रण है: गैर-अस्थिरता (फ्लैश मेमोरी की तरह) और गति (रैम की तरह)।
  • यह इलेक्ट्रॉन स्पिन का उपयोग करके डेटा संग्रहीत करता है, जिससे यह भविष्य के मेमोरी उपकरणों के लिए एक आशाजनक उम्मीदवार बन जाता है।
    • उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, सर्वर और ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों में इसका तेजी से उपयोग किया जा रहा है।
• क्वांटम कंप्यूटिंग: स्पिन क्यूबिट – इलेक्ट्रॉन स्पिन पर आधारित क्वांटम बिट्स – क्वांटम कंप्यूटर में क्रांति ला सकते हैं।
  • वे अन्य क्यूबिट प्रौद्योगिकियों की तुलना में अधिक लम्बा सुसंगति समय और मापनीयता प्रदान करते हैं।

हालिया विकास

• वर्तमान स्पिनट्रॉनिक उपकरण पहले से ही इलेक्ट्रॉनों के चुंबकीय गुणों का उपयोग करते हैं, लेकिन पढ़ने/लिखने की गति में सीमाओं के कारण सुधार रुक गए हैं। 
• शोधकर्ताओं ने कोबाल्ट और प्लैटिनम से बनी एक परतदार सामग्री तैयार की, जिसमें दो लेजर पल्स लगाए गए: इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करने के लिए रैखिक रूप से ध्रुवीकृत प्रकाश की 4fs पल्स, उसके बाद परिणामी स्पिन ऑर्डरिंग का आकलन करने के लिए गोलाकार ध्रुवीकृत प्रकाश की पल्स। 
• उन्होंने कोबाल्ट परतों में स्पिन ऑर्डर में थोड़ी कमी और प्लैटिनम परतों में वृद्धि देखी, जो स्पिन करंट ट्रांसफर का संकेत देती है। 
• अवधारणा का यह प्रमाण दर्शाता है कि अल्ट्राफास्ट लेजर सीधे फेमटोसेकंड टाइमस्केल के अंदर स्पिन करंट को प्रेरित कर सकते हैं, जिससे अगली पीढ़ी के स्पिनट्रॉनिक उपकरणों के विकास का मार्ग प्रशस्त होता है जो संभावित रूप से एटोसेकंड रेंज में और भी तेज दरों पर काम करने में सक्षम हैं।

लाभ

• गति: स्पिनट्रॉनिक डिवाइस पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक घटकों की तुलना में अधिक गति से कार्य कर सकते हैं, जिससे डेटा प्रोसेसिंग और ट्रांसफर तेज़ हो जाता है।
• बिजली की बचत: स्पिनट्रॉनिक डिवाइस गैर-वाष्पशील मेमोरी प्राप्त कर सकते हैं, जिसका अर्थ है कि वे बिजली बंद होने पर भी जानकारी बनाए रखते हैं।
  • इस विशेषता से डेटा भंडारण और कंप्यूटिंग में महत्वपूर्ण ऊर्जा बचत हो सकती है।
• डेटा: स्पिनट्रॉनिक तकनीक में छोटे स्थानों में अधिक डेटा संग्रहीत करने की क्षमता है
• बढ़ी हुई कार्यक्षमता: स्पिनट्रॉनिक्स ऐसे नए उपकरणों के विकास की अनुमति देता है जो तर्क और मेमोरी फ़ंक्शन को जोड़ते हैं, जिससे तेज़ तथा अधिक कुशल कंप्यूटिंग आर्किटेक्चर बनते हैं।

चुनौतियाँ

• कई स्पिनट्रॉनिक प्रभाव तापमान में उतार-चढ़ाव के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होते हैं।
• गैर-चुंबकीय सामग्री में स्पिन-ध्रुवीकृत इलेक्ट्रॉनों को कुशलतापूर्वक इंजेक्ट करना चुनौतीपूर्ण है।
• अत्यधिक प्रतिरोध या ऊर्जा हानि के बिना उच्च स्पिन इंजेक्शन दक्षता प्राप्त करना एक सतत शोध क्षेत्र है।
• स्पिन धाराएँ अपेक्षाकृत कम दूरी पर क्षय होती हैं।
• बाहरी चुंबकीय क्षेत्र, अशुद्धियाँ और दोष शोर उत्पन्न कर सकते हैं और स्पिनट्रॉनिक उपकरणों में हस्तक्षेप कर सकते हैं।

निष्कर्ष और आगे की राह

• स्पिनट्रॉनिक्स इलेक्ट्रॉनिक सामग्रियों को समझने और उनका उपयोग करने में एक आदर्श परिवर्तन का प्रतिनिधित्व करता है।
• इलेक्ट्रॉन स्पिन की शक्ति का उपयोग करके, यह अभिनव तकनीक तेज़, अधिक कुशल और अधिक बहुमुखी उपकरणों के लिए एक मार्ग प्रदान करती है।
  • जैसे-जैसे हम डिजिटल युग में आगे बढ़ते हैं, स्पिनट्रॉनिक्स इलेक्ट्रॉनिक्स के भविष्य को आकार देने में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है, नए अनुप्रयोगों के लिए मार्ग प्रशस्त कर सकता है जो दैनिक जीवन को बेहतर बनाएंगे तथा तकनीकी प्रगति को आगे बढ़ाएंगे। 
• यह क्षेत्र तेजी से आगे बढ़ रहा है, जिसमें शैक्षणिक और औद्योगिक दोनों सेटिंग्स में अनुसंधान और विकास जारी है। 
• जैसे-जैसे वैज्ञानिक और इंजीनियर इलेक्ट्रॉन स्पिन की जटिलताओं का पता लगाना जारी रखते हैं, स्पिनट्रॉनिक्स इलेक्ट्रॉनिक्स के परिदृश्य में क्रांति लाने के लिए तैयार है।

Source: TH