Магнитная «хиральность» повысит эффективность хранения информации

Новые достижения учёных из США (Аргоннская Национальная Лаборатория) и Германии (Гамбургский Университет) могут позволить улучшить устройства магнитного хранения информации.

Исследователи обнаружили, что хиральность может играть важную роль в передаче данных и манипуляциях с ними в спинтронных устройствах, которые используют спин электрона, а не заряд, в качестве носителя информации.

В то время как в ферромагнитных материалах спины электронов просто ориентированы в одном направлении, было обнаружено, что некоторые наномагниты обладают хиральностью. Напомним, что термин «хиральность» (от греческого «рука») относится к объектам, которые не совпадают с собственным зеркальным отражением. Многие системы в природе обладают хиральностью: элементарные частицы, биомолекулы, ураганы и даже галактики. Объекты с хиральным магнитным упорядочением являются очень многообещающими, так как их особенная симметрия приводит к интересным электронным, магнитным, оптическим и структурным свойствам.

Исследователи использовали метод собственной разработки – спин-чувствительную сканирующую туннельную микроскопию и компьютерные расчёты электронной структуры для определения магнитного упорядочения. Спин-поляризованная сканирующая туннельная микроскопия (СП-СТМ) позволяет наблюдать магнетизм отдельных атомов. С помощью этого метода учёные продемонстрировали, что под действием магнитного поля картина магнитного упорядочения изменялась различным образом, что и позволило идентифицировать хиральность.

Вдохновением для этой работы послужили исследования советского физика Игоря Дзялошинского, который показал, что при достаточно сильном спин-орбитальном взаимодействии, магнитное упорядочение в кристаллах с большим периодом и не имеющих центра инверсии может «закручиваться» в спирали. Раньше в научном сообществе этот эффект не считался важным. Теперь же его важность для наноструктур любой размерности – будь то плёнки или магнитные частицы – начинает осознаваться.

Кроме того, другая группа из Аргоннской Лаборатории в сотрудничестве с учёными из Чикагского Университета недавно совершила большой прорыв в изучении антиферромагнетиков. С помощью метода рентгеновской корреляционной спектроскопии учёные смогли впервые «заглянуть внутрь» антиферромагнитных материалов, таких как хром. Помимо получения первых голограмм антиферромагнетиков, они обнаружили, что эти голограммы изменяются со временем, причём даже при самых низких температурах. Это означает, что антиферромагнетики никогда не находятся «в покое». Ответственность за это возлагается на квантовые эффекты и принцип неопределённости, который квантовая механика налагает не только на электроны и атомы, но также и на такие объекты, как границы магнитных доменов. Новые эксперименты открывают дорогу к использованию антиферромагнетиков в таких зарождающихся технологиях, как квантовые вычисления.

Василий Артюхов

Пожалуйста, оцените статью:
Пока нет голосов
Источник(и):

1. PhysOrg: Magnetic ‹handedness› could lead to better magnetic storage devices