मोहाली स्थित इंस्टीट्यूट ऑफ नैनो साइंस एंड टेक्नोलॉजी (INST) के शोधकर्ताओं ने एक सैद्धांतिक ढांचा विकसित किया है जो स्पिन धाराओं को उत्पन्न करने और नियंत्रित करने के लिए ध्वनि तरंगों का उपयोग करता है, एक ऐसी खोज जो भविष्य की कंप्यूटिंग और संचार प्रौद्योगिकियों में ऊर्जा की खपत को कम करने में मदद कर सकती है।
फिज़िकल रिव्यू बी में प्रकाशित इस अध्ययन में स्पिनट्रॉनिक्स के क्षेत्र में एक नए दृष्टिकोण का पता लगाया गया है। स्पिनट्रॉनिक्स एक ऐसा क्षेत्र है जो सूचना को संसाधित और प्रसारित करने के लिए विद्युत आवेश की गति के बजाय कणों के घूर्णन का उपयोग करने का प्रयास करता है। पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण ऊष्मा उत्पन्न करते हैं और आवेश की गति के कारण ऊर्जा खो देते हैं, इसलिए वैज्ञानिक ऐसे विकल्पों की खोज में लगे हुए हैं।
शोधकर्ताओं ने मैग्नों, या पदार्थों के भीतर चुंबकीय गड़बड़ी की तरंगों पर ध्यान केंद्रित किया, जिन्हें सूचना के आशाजनक वाहक माना जाता है क्योंकि वे इलेक्ट्रॉनों की तुलना में बहुत कम ऊर्जा हानि के साथ काम कर सकते हैं।
इंस्टिट्यूट इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (आईएसटी) के पीएचडी छात्र शिवम शर्मा और उनके पर्यवेक्षक प्रोफेसर अबीर दे सरकार ने एक विश्लेषणात्मक मॉडल विकसित किया है, जिससे यह अध्ययन किया जा सके कि सतह ध्वनिक तरंगें, या किसी पदार्थ की सतह पर चलने वाली ध्वनि तरंगें, ग्रेफीन जैसी संरचना वाले द्वि-आयामी चुंबकीय पदार्थ में मैग्नान परिवहन को कैसे प्रभावित करती हैं। इस घटना का अध्ययन करने के लिए, उन्होंने एक पीजोइलेक्ट्रिक सब्सट्रेट पर जमा ग्रेफीन जैसी चुंबकीय सामग्री का उपयोग किया, जो यांत्रिक दबाव के अधीन होने पर विद्युत उत्पन्न करती है।
शोधकर्ताओं के अनुसार, पहले के अध्ययनों में अलग-अलग यह दिखाया गया था कि सतही ध्वनि तरंगें इलेक्ट्रॉन की गतिशीलता को प्रभावित कर सकती हैं और मैग्नान का व्यवहार क्वांटम ज्यामितीय गुणों द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है। उनका यह कार्य एक नए सैद्धांतिक ढांचे के माध्यम से इन विचारों को एक साथ लाता है।
अध्ययन में पाया गया कि जब सतह ध्वनिक तरंगें पदार्थ से होकर गुजरती हैं, तो वे सूक्ष्म विकृतियाँ उत्पन्न करती हैं जो प्रभावी बलों के रूप में कार्य करती हैं, जिन्हें स्यूडोगेज क्षेत्र कहा जाता है। ये विकृतियाँ मैग्नों की गति को प्रभावित करती हैं और स्पिन धाराएँ उत्पन्न करती हैं। ये निष्कर्ष द्वि-आयामी चुंबकीय पदार्थों में मैग्नों-आधारित स्पिन धाराओं को उत्पन्न और नियंत्रित करने का एक नया तरीका प्रदान करते हैं और कम विद्युत शक्ति वाली सूचना-प्रसंस्करण प्रौद्योगिकियों के लिए मार्ग प्रशस्त कर सकते हैं।
विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी विभाग के अनुसार, यह दृष्टिकोण अत्यधिक कुशल प्रौद्योगिकियों के लिए संभावनाएं खोलता है, जिनमें तनाव-आधारित उपकरण भी शामिल हैं जिनमें यांत्रिक विरूपण का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक या चुंबकीय व्यवहार को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। ये निष्कर्ष अगली पीढ़ी के कंप्यूटिंग सिस्टम के लिए विशेष रूप से प्रासंगिक हो सकते हैं, जहां ऊर्जा खपत को कम करना एक बड़ी चुनौती है।
मंत्रालय ने कहा कि इस शोध के अनुप्रयोग क्वांटम कंप्यूटिंग और उन्नत संचार प्रौद्योगिकियों में भी हो सकते हैं, जहां सूचना हस्तांतरण के ऊर्जा-कुशल तरीकों की तलाश तेजी से बढ़ रही है।
