Интересные темы:

Гаджеты

Немного интересного:

Прорыв в материалах для спинтроники

03.05.2013 Наука и жизнь

Исследователям Университета Майнца в первый раз удалось конкретно замечать 100 процентов спиновую поляризацию соединения Гейслера.

Авторы назвали собственную работу прорывом, что физики и химики во всем мире уже давно ожидали, и предсказали, что она будет играться важную роль в области IT в ближайщее время. У для того чтобы утверждения имеется основания, потому, что результаты опыта снабжают фундамент для будущего развития высокопроизводительных устройств спинтроники с применением материалов Гейслера. Эти материалы смогут применяеться, к примеру, в просматривающих головках твёрдых дисков и энергонезависимых элементах хранения информации сверхмалых размеров, снабжающих весьма высокую плотность записи.

Схема измерения спиновой поляризации фотоэлектронной спектроскопией узких пленок из сплава Гейслера (Рис. Мартин Джордан, JGU). Структура с на данный момент.

Красным цветом продемонстрирован слой диэлектрика. Зеленые стрелки показывают направление спиновой поляризации электронов в ферромагнетиках.Прорыв в материалах для спинтроники При антипараллельном направлении спинов (внизу) через диэлектрик туннелирует намного меньше электронов. Структура сплава Гейслера с формулой X2YZ , к примеру, Co2MnSi. (Рис. http://en.wikipedia.org/wiki/Heusler_alloy).‹ ›

Классическая электроника основана на переносе электронами заряда. Но эти элементарные частицы владеют еще одним занимательным свойством – поясницей. Спин представляет собой личный момент импульса частицы.

Не смотря на то, что при объяснении сущности поясницы довольно часто говорят о нем как о результате вращения частицы, растолковать его на базе механики нереально. Это чисто квантовое явление. Для нас на данный момент принципиально важно знать, что спин электрона имеет направление – спиновую поляризацию и порождает спиновый магнитный момент – собственное магнитное поле частицы.

Последнее разрешает руководить направлением поясницы посредством магнитного поля.  

Возможностью применения явлений, связанных со поясницей электронов, с 1980-х годов занимается спинтроника (спиновая электроника). В ее основе лежит открытое во второй половине 80-ых годов двадцатого века явление огромного магнитосопротивления (ГМС), за которое в 2007 году была вручена Нобелевская премия.

ГМС содержится в том, что сопротивление трехслойного железного «сэндвича» из двух ферромагнетиков, между которыми расположен нанослой немагнитного металла (к примеру, железо-хром-железо), во многом зависит от ориентации спинов электронов в ферромагнитных слоях. В случае если поясницы параллельны, то немагнитный материал (хром) прекрасно пропускает ток, в случае если антипараллельны, то его сопротивление быстро возрастает.

Аналогичное происходит, в случае если вместо проводника средний слой изготовить из диэлектрика. В том месте зависящий от поясницы ток будет связан с туннельным эффектом, а соответствующее повышение сопротивления стало называться туннельное магнитное сопротивление (ТМС).

Так, структуры с ГМС являются вентилями, каковые легко управляются магнитным полем, и смогут быть использованы в создании разных цифровых устройств. Эта разработка сулит множество плюсов: миниатюризацию, экономичности устройств и увеличение быстродействия, в которых к тому же практически не выделяется тепло. Но для ее воплощения нужно иметь подходящие ферромагнитные материалы, действующий при комнатной температуре.

Основное требование к ним – как возможно громадная поляризация электронов, другими словами дабы как возможно больше электронов имело спин, ориентированный в заданном направлении. Как раз поиском нужных материалов заняты физики и химики в последние два десятилетия.    

Среди главных кандидатов на эту роль – так именуемые сплавы Гейслера (их именуют еще компаундами Гейслера, от англ. compound – соединение). Сплав Гейслера – это соединение трех металлов с химической формулой X2YZ, к примеру, Co2MnSi. Примечательно, что подобное вещество может владеть особенностями, отличающимися от особенностей, составляющих его элементов.

Так, соединение трех немагнитных материалов возможно ферромагнетиком. Материалы Гейслера деятельно изучаются во всем мире, в особенности в Японии, Германии и США. В германском университете имени Иоганна Гутенберга (JGU) из города Майнц они являются главным предметом изучений.  

Физики из JGU доказали, что сплав Гейслера Co2MnSi имеет нужные электронные особенности, и смогли в первый раз осуществить экспериментальное подтверждение его практически полной спиновой поляризации при комнатной температуре. «Данный класс материалов уже давно исследуется, и имеется значительные теоретические разработки для нужных электронных особенностей соединений Гейслера, но ни один опыт ранее не смог подтвердить 100 процентную спиновую поляризацию при комнатной температуре», – пояснил главной создатель изучения Мартин Джордан из JGU. Обнадеживающие результаты ранее были взяты при низких температурах (-269 градусов Цельсия).    

Данный проект осуществлялся в сотрудничестве с теоретиками из Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана (LMU) и Университета Макса Планка химической физики жёсткого тела (MPI-CPfS) в Дрездене. Результаты были сравнительно не так давно размещены в научном онлайн-издании Nature Communications (M. Jourdan et al.

Direct observation of half-metallicity in the Heusler compound Co2MnSi. Nature Communications, 2014; 5 DOI: 10.1038/ncomms4974.)

«Это не просто прорыв в поиске новых материалов спинтроники, но и во сотрудничестве между экспериментом и теорией», – отметил Джордан. «Мы смогли продемонстрировать, что замечательно подготовленные материалы в действительности имеют свойства, каковые были теоретически предсказаны» .

Успешные опыты были основаны на подготовке образцов с большой точностью, снабжающей отсутствие повреждений в кристаллической структуре соединения Гейслера. Исследуемый пример воображал собой узкую пленку, созданную в сверхвысоком вакууме по специально разработанной в JGU технологии. Спиновую поляризацию измеряли посредством фотоэлектронной спектроскопии, результаты которой были растолкованы в сотрудничестве с теоретиками LMU и MPI- CPfS как следствие особой комбинации объемных и поверхностных особенностей соединения.

По данным Университета Майнца 

Создатель: Алексей Понятов

Источник: www.nkj.ru

Случайные записи:

Прорыв Саакашвили через границу


Похожие статьи, которые вам понравятся:

Tags:  , , ,