Гейм пустил ток через графен

Группа нобелевского лауреата Андрея Гейма обнаружила новые уникальные свойства графена в магнитном поле, которые можно использовать в электронике будущего — спинтронике. Спинтроника, возможно, придет на смену «тяжелой» и энергозависимой электронике, так как она дает возможность хранить и передавать информацию, используя не заряд электрона, а его спин.

Коллектив ученых под руководством профессора Университета Манчестера Андрея Гейма, получившего в 2010 году Нобелевскую премию за открытие графена, опубликовал новую работу, посвященную исследованию свойств этого уникального материала. У большей части соавторов статьи, опубликованной в журнале Science, русские фамилии, однако все они работают не в России, а в группе Гейма в Манчестере, среди них и второй лауреат Нобелевской премии Константин Новоселов. Только у Сергея Морозова, многолетнего коллеги Гейма и Новоселова, в качестве второго места работы указан Институт проблем технологии микроэлектроники (ИПТМ) в Черноголовке. В работе также приняли участие исследователи из Японии, США и Нидерландов, где долгое время работал Гейм.

Работа посвящена намагничиванию графена с помощью электрического тока — потока электронов.

Результаты исследования потенциально могут стать важным прорывом в области технологий спинтроники. В отличие от электронных устройств, где кодирование информации производится с помощью управляемого изменения заряда, в спинтронике задействована возможность хранить и передавать информацию с помощью управляемой ориентации спина — внутреннего углового момента импульса электрона, одной из его квантовых характеристик.

Сегодня в мире существуют сенсоры и устройства памяти, использующие возможности спинтроники. В принципе каждый жесткий диск снабжен магнитным сенсором, который эксплуатирует свойства спина. Однако пока спинтроника не может сравниться с электроникой по объемам использования: не решена важнейшая задача — управлять спином электрона с помощью электрического тока. Самим током человек научился легко управлять — на этом основана работа микроэлектронных устройств, полупроводниковых транзисторов.

Сейчас возможность управления спином показана только для материалов, в которых происходят так называемые спин-орбитальные взаимодействия. В них очень слабые магнитные поля, созданные ядрами, влияют на движение электронов через кристалл. Сам эффект столь тонок, что «поймать» и регулировать его очень сложно. Соответственно, его практическое использование невозможно.

Группа Гейма обнаружила новый путь «сцепления» спина и заряда — приложение относительно слабого магнитного поля к графену.

Ученые показали, что такое поле создает поток спина в направлении, перпендикулярном потоку электрического тока, намагничивая графеновый слой.

Этот эффект похож на спин-орбитальное взаимодействие, но он более заметен, и его можно регулировать, варьируя приложенное внешнее магнитное поле.

Исследователи пошли дальше и показали, что графеновый слой, размещенный на подложке нитрида бора, — очень перспективный материал для спинтроники, так как индуцированный магнетизм в такой системе распространяется на макроуровне без сильного угасания.

Гейм считает, что это открытие позволит улучшить имеющиеся сегодня спинтронные устройства и создать новые, в том числе революционные спиновые транзисторы. Именно такие транзисторы могут стать основой «электроники нового поколения» — более дешевых, сверхбыстрых и экономичных устройств обработки и хранения информации. Если спиновый транзистор, эффективно работающий при стандартных условиях и рентабельный в производстве, будет создан, это будет новая технологическая революция, по масштабам сравнимая с созданием классического полупроводникового транзистора в середине прошлого века.

«Святой грааль» спинтроники — это конверсия электричества в магнетизм и наоборот. Мы предложили новый механизм, который возможен только в уникальных условиях графенового слоя. Я думаю, что многие направления спинтроники выиграют от этого открытия.

Не удовлетворившись тем, чего им уже удалось достичь, Гейм и его коллеги сегодня показали новый, совершенно неожиданный квантово-механический эффект в графене. Это открытие — начало новой главы в богатой истории графена», — считает Антонио Кастро Нето, профессор физики из Университета Бостона, которого журнал Science попросил написать комментарий к статье Гейма.
Нажми «Нравится» и читай нас в Facebook!

По теме Гейм пустил ток через графен

Графен

Физикам удалось заселить свободное место в графене лишним электроном. В рамках...
Журнал

Графен

Графен установил новый рекорд эффективности, с которой солнечные батареи на...
Журнал

Нобелевский лауреат А. Гейм отказался работать в Сколково

Лауреат Нобелевской премии 2010 года по физике Андрей Гейм отказался работать в...
Журнал

Европарламент не пустил российского эксперта на слушания

Организаторы слушаний в Европарламенте о свободе религии в России не допустили...
Журнал

Бундестаг пустил туристов в стеклянный купол Рейхстага

Бундестаг разрешил туристам посещение одной из главных берлинских...
Журнал

Оздоровление через… уши

Время от времени на ушах появляются болезненные точки. Болит так, что нельзя...
Журнал

Опубликовать сон

Гадать онлайн

Пройти тесты

Популярное

Мир не адекватных философов и арифметиков
Уран 2019 год