Антиферромагнетикам нашли применение в спинтронике
Физики из Института физико-химических исследований (Япония) и Университета Токио обнаружили, что спиновых волны могут быть эффективными переносчиками спиновых токов, возникая в новом типе материалов — антиферромагнетиках-изоляторах. Находка значительно расширяет спектр веществ, которые могут применяться в спинтронике («электронике на спинах»), в том числе и в квантовых компьютерах. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, кратко о нем сообщает издание Physics.
Спиновые волны — особый вид колебаний, возникающих в магнитной решетке материалов. В простейшем случае, у ферромагнетиков, все спины направлены в одну сторону. Их можно сравнить с маленькими магнитиками, подвешенными в пространстве. Если один из них по каким-то причинам отклонится, то это повлечет за собой отклонение его соседа и так далее — возникнет волна. В отличие от электрического тока, спиновые волны не требуют перемещения электронов и не рассеиваются из-за низкой электропроводности материала. Это означает, что они могут распространяться даже в изоляторах.
Чаще всего спиновые токи наблюдались в непроводящих ферро- и ферримагнетиках. Однако, это ограниченный класс материалов. В новом исследовании ученые показали, что спиновый ток может возникать в материалах, принадлежащих другому классу — антиферромагнетиков. Спины в них упорядочены несколько сложнее — они чередуют свои направления (условно, «вверх», «вниз», «вверх», «вниз»).
В своих экспериментах японские физики использовали непроводящий антиферромагнитный оксид хрома (Cr2O3), покрытый слоем платины (парамагнетик). С помощью внешнего магнитного поля авторы вынудили спины магнетика прецессировать — вращать свое направление вокруг вектора индукции магнитного поля. Затем в материале создали температурный градиент — это традиционный способ создания спиновых волн в ферромагнетиках с помощью спинового эффекта Зеебека.
В таких двухслойных структурах, в которых магнитный материал контактирует с немагнитным металлом, электроны могут «перепрыгивать» из магнитного слоя, создавая тем самым электрический ток, в котором спины отдельных электронов ориентированы в одну сторону. Это, в свою очередь, провоцирует возникновение другого тока, который течет внутри слоя платины.
Детектировали этот спин-поляризованный ток с помощью электродов, прикрепленных к платиновому слою. Измеренное напряжение зависело одновременно от приложенного магнитного поля и температурного градиента, создававшегося в материале. По словам авторов, это указывает на то, что причиной поляризованного тока в платине были спиновые волны в антиферромагнетике.
Открытие потенциально позволит на два порядка увеличить скорость передачи данных с помощью спиновых волн — частота колебаний полученных волн в 100 раз выше, чем таковая у ферромагнетиков. Ранее для материалов, передающих спиновые волны было найдено необычное применение — оказывается, на их основе можно создавать устройства, распознающие различные паттерны, например, человеческую речь.
Владимир Королёв.
Швейцарские исследователи изучили нейробиологические основы «перезаписи» страшных воспоминаний на мышах. Ученые выяснили, что поведенческая терапия воздействует на нейронную сеть, в которой «записан» страх, там формируются новые, безопасные воспоминания, и ужас, испытываемый ранее, проходит, говорится в Science.