Сверхтонкие пленки сделали рутений четвертым из металлов, которые сохраняют ферромагнитность при комнатной температуре, — и перспективным материалом для новых носителей памяти.

Магнитные моменты атомов, составляющих ферромагнитные материалы, ориентированы упорядоченно, придавая им самопроизвольную намагниченность: чтобы она проявилась, ферромагнетикам не требуется воздействие внешнего магнитного поля. Ферромагнетики (в виде железной стрелки компаса) используются с незапамятных времен, но в наши дни получили особенно широкое распространение в электронике и точных датчиках.

До сих пор считалось, что в чистом виде и при комнатной температуре такие свойства проявляют лишь три металла: железо, кобальт и никель (редкоземельный гадолиний лишь частично попадает в эту группу, теряя ферромагнитность при температуре около 10 °C). Однако недавно команде ученых из Университета Миннесоты удалось получить тонкую кристаллическую пленку рутения, показав, что она сохраняет ферромагнитные свойства при нормальных условиях. Об этом рассказывается в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

Обычно рутений образует гексагональную кристаллическую решетку, однако использование метода «затравочного слоя» (seed layer) позволило вырастить из него сверхтонкую пленку, атомы которой организованы в тетрагональную решетку. Образование такой структуры удалось подтвердить с помощью электронной микроскопии и рентгеновской дифракции. Наконец, ученые всесторонне исследовали свойства такой пленки, подтвердив, что она демонстрирует ферромагнитность при комнатной температуре — и теряет ее тем быстрее, чем больше ее толщина.

На схеме показана тетрагональная кристаллическая решетка рутения / ©University of Minnesota, Quarterman et al., 2018

«Это была увлекательная, но сложная задача, — говорит руководитель группы исследователей Цзянь-Пин Ван (Jian-Ping Wang). — Нам потребовалось около двух лет на то, чтобы найти способ получить такой материал и подтвердить его свойства».

По мнению профессора Вана, работа стимулирует дальнейшие поиски для получения новых ферромагнитных материалов для создания более совершенных электронных устройств, прежде всего носителей информации.