스핀메카트로닉스

Spinmechatronics

Spinmechatronics /ˌspənɛmɛtrɒnks/는 스핀 의존 현상의 활용과 관련된 새로운 연구 분야를 지칭하는 신조어이며, 전자 기계, 자기 기계, 음향 기계 및 광학 기계 시스템과 함께 확립된 스핀트로닉 방법론과 기술을 확립했습니다.특히 스핀메카트로닉스(또는 스핀메카트로닉스)는 마이크로 및 나노 메카트로닉 시스템과 스핀물리학 및 스핀트로닉스의 통합에 관한 것입니다.

역사와 기원

스핀메카트로닉스는 최근에(2008년) 독립 분야로 인정받았지만 하이브리드 스핀-기계 시스템 개발은 [2]1990년대 초반으로 거슬러 올라가며 21세기 초에 스핀트로닉스와 마이크로메카닉을 결합한 장치가 등장했습니다.

가장 오랫동안 확립된 스핀메카트로닉 시스템 중 하나는 자기공명력 현미경(MRFM)입니다.1991년 J. A. Sidles에 의해 제안된 MRFM은 이론적으로 그리고 많은 국제 연구[3][4] 그룹에 의해 광범위하게 개발되었기 때문에 자기 부하 마이크로 기계 캔틸레버를 들뜬 핵, 양성자 또는 전자 스핀 시스템에 결합함으로써 작동한다.MRFM 개념은 주사 원자력 현미경법(AFM)과 자기 공명 분광법을 효과적으로 결합하여 비길 데 없는 감도의 분광 도구를 제공한다.나노미터 분해능이 가능하며, 이 기술은 잠재적으로 초고감도, 초고해상도 자기, 생화학, 생물의학 및 임상 진단의 기초를 형성합니다.

마이크로메카트로닉스와 기존 스핀트로닉 기술의 시너지는 지난 10년간 가장 중요한 스핀메카트로닉 개발 중 하나입니다.금세기 초에 자기저항 기술을 접목한 변형센서가 등장하여 2015년까지 유사한 원리를 이용한 다양한 장치들이 연구 및 상업적 잠재력을 실현할 수 있을 것으로 보인다.

스핀메카트로닉스의 현대적 혁신은 스핀물리학, 스핀트로닉스, 마이크로메카트로닉스 및 나노메카트로닉스 분야에서 최첨단 과학의 독자적 발전을 촉진하고 이들의 통합을 촉진하고 활용하기 위한 완전히 새로운 계측, 제어 및 제작 기술의 개발을 촉진합니다.

주요 구성 기술

마이크로 및 나노 메카트로닉스

MEMS: 마이크로 전자 기계 시스템은 마이크로 메카트로닉스의 핵심 요소입니다.마이크로 전자기계 시스템은 이름에서 알 수 있듯이 마이크로미터 수준에서 유의한 [6][7]치수를 가진 장치입니다.전자 및 마이크로파 회로와의 통합에 매우 적합하며, 고전적인 정밀 메카트로닉스로는 달성할 수 없는 전기 기계 기능의 핵심을 제공합니다.프린터 잉크젯 기술, 3D 가속도계, 통합 압력 센서, 디지털 광처리(DLP) 디스플레이 등 대량 생산된 마이크로 전자 기계 시스템 제품의 상용화가 빠르게 진행되고 있습니다.마이크로 전기 기계 시스템의 제조 및 통합 기술은 나노 전기 기계 시스템[8](NEMS)의 최첨단에 있습니다.대표적인 예로 마이크로미터 길이, 수십 나노미터 두께, 100MHz에 가까운 기계적 공진 주파수를 들 수 있습니다.물리적 치수와 질량(주문 피코그램)이 작기 때문에 강성의 변화에 매우 민감합니다.이러한 변화는 기계 및 데이터 처리 시스템과의 시너지 효과와 화학/생물 분자를 부착하는 옵션을 통해 초고성능 기계, 화학 및 생물학적 감지 애플리케이션에 이상적입니다.

스핀 물리학

스핀 물리학은 응축 물질 물리학 연구의 광범위하고 활발한 분야이다.이 맥락에서 '스핀'은 특정 소립자와 핵의 양자역학적 특성을 나타내며, 고전적인 (그리고 더 잘 알려진) 회전 개념과 혼동해서는 안 된다.스핀 물리학은 핵, 전자 및 양성자 자기 공명, 자기 및 광학 특정 영역에 대한 연구를 포괄합니다.스핀트로닉스는 스핀 물리학의 한 분야입니다.스핀 물리학의 가장 잘 알려진 두 가지 응용 분야는 자기 공명 영상(MRI)과 스핀트로닉 거대 자기 저항(GMR) 하드 디스크 읽기 헤드입니다.

스핀트로닉스

스핀트로닉 자기 저항은 과학적이고 상업적인 성공 사례입니다.오늘날 대부분의 가정은 컴퓨터에 거대 자기저항(GMR) 하드디스크 읽기 헤드를 탑재한 스핀트로닉 디바이스를 소유하고 있습니다.이 경이로운 비즈니스 기회를 창출하고 2007년 노벨 물리학상을 받은 과학은 전기 캐리어가 충전과 [9][10][11]스핀으로 특징지어진다는 것을 인식한 것입니다.오늘날 전자 스핀을 전자 터널링을[12] 허용하거나 금지하는 라벨로 사용하는 터널링 자기 저항(TMR)은 하드 디스크 시장을 지배하고 있으며 자기 논리 소자 및 바이오 [13]센서와 같은 다양한 분야에서 빠르게 자리매김하고 있습니다.현재 진행 중인 개발은 TMR 소자의 한계를 나노급으로 밀어내고 있다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ http://www.spinmechatronics.org[데드링크]
  2. ^ a b Sidles, J. A. (1991-06-17). "Noninductive detection of single‐proton magnetic resonance". Applied Physics Letters. AIP Publishing. 58 (24): 2854–2856. Bibcode:1991ApPhL..58.2854S. doi:10.1063/1.104757. ISSN 0003-6951.
  3. ^ Rugar, D.; Budakian, R.; Mamin, H. J.; Chui, B. W. (2004). "Single spin detection by magnetic resonance force microscopy". Nature. Springer Science and Business Media LLC. 430 (6997): 329–332. Bibcode:2004Natur.430..329R. doi:10.1038/nature02658. ISSN 0028-0836. PMID 15254532. S2CID 4346337.
  4. ^ de Loubens, G.; Naletov, V. V.; Klein, O.; Youssef, J. Ben; Boust, F.; Vukadinovic, N. (2007-03-19). "Magnetic Resonance Studies of the Fundamental Spin-Wave Modes in Individual SubmicronCu/NiFe/Cu Perpendicularly Magnetized Disks". Physical Review Letters. American Physical Society (APS). 98 (12): 127601. arXiv:cond-mat/0606245. Bibcode:2007PhRvL..98l7601D. doi:10.1103/physrevlett.98.127601. ISSN 0031-9007. PMID 17501155. S2CID 27535109.
  5. ^ Löhndorf, M.; Duenas, T.; Tewes, M.; Quandt, E.; Rührig, M.; Wecker, J. (2002-07-08). "Highly sensitive strain sensors based on magnetic tunneling junctions". Applied Physics Letters. AIP Publishing. 81 (2): 313–315. Bibcode:2002ApPhL..81..313L. doi:10.1063/1.1483123. ISSN 0003-6951.
  6. ^ "Archived copy". www.memsnet.org. Archived from the original on 20 February 2002. Retrieved 14 January 2022.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)
  7. ^ http://www.jwnc.gla.ac.uk
  8. ^ "Archived copy". physicsworld.com. Archived from the original on 18 October 2007. Retrieved 14 January 2022.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)
  9. ^ Baibich, M. N.; Broto, J. M.; Fert, A.; Van Dau, F. Nguyen; Petroff, F.; et al. (1988-11-21). "Giant Magnetoresistance of (001)Fe/(001)Cr Magnetic Superlattices". Physical Review Letters. American Physical Society (APS). 61 (21): 2472–2475. Bibcode:1988PhRvL..61.2472B. doi:10.1103/physrevlett.61.2472. ISSN 0031-9007. PMID 10039127.
  10. ^ "The Nobel Prize in Physics 2007".
  11. ^ "Archived copy" (PDF). nobelprize.org. Archived from the original (PDF) on 5 November 2007. Retrieved 14 January 2022.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)
  12. ^ Moodera, J. S.; Kinder, Lisa R.; Wong, Terrilyn M.; Meservey, R. (1995-04-17). "Large Magnetoresistance at Room Temperature in Ferromagnetic Thin Film Tunnel Junctions". Physical Review Letters. American Physical Society (APS). 74 (16): 3273–3276. Bibcode:1995PhRvL..74.3273M. doi:10.1103/physrevlett.74.3273. ISSN 0031-9007. PMID 10058155.
  13. ^ Schotter, J.; Kamp, P.B.; Becker, A.; Puhler, A.; Brinkmann, D.; et al. (2002). "A biochip based on magnetoresistive sensors". IEEE Transactions on Magnetics. Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). 38 (5): 3365–3367. Bibcode:2002ITM....38.3365S. doi:10.1109/tmag.2002.802290. ISSN 0018-9464.

외부 링크