Обнаружено новое полезное свойство графена — двухмерный углеродный материал способен намагничиваться при пропускании через него электрического тока, что может быть использовано в спинтронике, которая идет на смену нынешней электронике. С подробностями — Nature News; physicsworld.com.
Говоря кратко, спинтроника наряду с зарядом электрона будет оперировать также и его спином, то есть собственным механическим моментом частицы. В нынешних вычислительных устройствах кремниевые чипы работают на двоичном коде, который представляет данные комбинацией двух знаков, 1 или 0, обозначающих или заряд электрона, или его отсутствие. При этом тенденция к уменьшению размеров электронного чипа ограничивается его нежелательным нагревом при прохождении электрического тока. Идея спинтроники, использующей не только заряд, но и собственный угловой момент электрона, его спин, также основана на двоичном коде, но здесь 1 и 0 обозначают противоположные направления спина электрона. Спинтронные устройства будут меньше, а работать они должны быстрее благодаря тому, что спин электрона меняется гораздо быстрее, чем заряд проходит по цепи. Иными словами, спинтроника, являющаяся областью квантовой электроники, энергетически более эффективна, чем современная электроника.
Открытие намагничивания графена при прохождении через него электрического тока — шаг на пути создания спинтронных устройств, в которых предполагается управление именно спиновыми эффектами. Графен, который, как известно, представляет собой монослой атомов углерода и по структуре напоминает шестиугольные пчелиные соты, обнаружил потенциал “чудо-материала” сразу же после того, как был открыт в 2004 году. Этот материал со свойствами полуметалла обладает не только высокой прочностью, но также уникальными тепло- и электропроводностью. Новый эффект графена открыли его создатели, лауреаты Нобелевской премии 2010 года из Университета Манчестера (University of Manchester) Андре Гейм (Andre Geim) и Константин Новоселов (Konstantin Novoselov), а также их коллеги из Нидерландов, России, США и Японии. Статья об этом опубликована в журнале Science (15 April, 2011). Авторы пропускали электрический ток через кусочек графена, находящийся в слабом магнитном поле, и выявили, что противоположно направленные — вверх и вниз — спиновые токи в нем перпендикулярны направлению пропускаемого электрического тока. Так и происходит намагничивание графена, и это явление открывает перспективу управления спиновыми эффектами посредством электрического тока. Практическое применение этих результатов может иметь ограничение, поскольку наблюдаемые спиновые эффекты требуют внешнего магнитного поля. Однако авторы уверены: графен сможет обеспечивать настолько сильные и продолжительные спиновые токи по сравнению с другими материалами, что со временем внешнее магнитное поле может и не понадобиться.
Нет комментариев