Аннотация:
Исследовательская группа Окриджской национальной лаборатории Министерства энергетики США (ORNL) объявила, что они открыли новый способ управления магнетизмом без изменения химического состава материала. Исследования показали, что, приложив лишь небольшую механическую нагрузку, можно изменить магнитную структуру внутри некоторых кристаллических материалов и дополнительно повлиять на их свойства переноса электронов. Ожидается, что это открытие откроет новые технологические пути для разработки устройств спинтроники следующего поколения.
Исследователи сосредоточились на новом типе магнитного материала, называемом «переменные магниты». Этот тип материала стал важным направлением в исследованиях современных электронных устройств в последние годы благодаря своим уникальным магнитным свойствам и электронным характеристикам. Исследовательская группа использовала нейтронные лучи для наблюдения за материалами на атомном уровне и обнаружила, что механическое напряжение может перенастроить структуру магнитного порядка в материале и изменить электрический отклик, связанный с транспортом электронов.
Соответствующие результаты исследования были опубликованы в двух академических журналах: «Physical Review X» и «Advanced Materials». Результаты показывают, что физическое воздействие на материалы может стать новым способом контроля магнетизма в будущем без необходимости легирования или изменения химического состава материала для корректировки свойств.
В ходе эксперимента исследователи поместили крошечные кристаллы теллурида марганца и сульфида железа между двумя титановыми пластинами и применили механическое давление. Затем они использовали нейтронный пучок, создаваемый источником нейтронов расщепления в Национальной лаборатории Ок-Ридж, для проведения экспериментов по дифракции нейтронов с целью изучения влияния деформации на внутреннюю магнитную доменную структуру материала.
Результаты экспериментов показывают, что небольшое сжатие изменяет относительные пропорции, занимаемые различными магнитными доменами. Магнитные домены представляют собой области с различными направлениями магнитного упорядочения внутри материала, и изменения в их распределении напрямую влияют на общие магнитные характеристики материала. В то же время исследовательская группа также наблюдала изменения в аномальном эффекте Холла. Это электрическое явление создает напряжение, перпендикулярное направлению тока, и его изменения иллюстрируют прямую связь между регулированием магнитной структуры и поведением электронного транспорта. Дай Пэнчэн, профессор Университета Райса и бывший учёный-нейтронщик из Окриджской национальной лаборатории, заявил, что, управляя магнитной доменной структурой, исследователи могут напрямую влиять на свойства переноса электронов материала, что создаёт новые возможности для изучения применения родственных материалов в области спинтроники.
Переменные магниты привлекли большое внимание, поскольку их особые магнитные свойства сочетают в себе некоторые преимущества традиционных ферромагнетиков и антиферромагнетиков. Технология спинтроники надеется использовать не только информацию о заряде, переносимую электронами, но и вращение электронов для выполнения задач хранения и обработки информации. Ожидается, что этот метод обеспечит более высокую скорость и более низкое энергопотребление в режиме обработки информации, чем традиционная электронная технология.
Исследовательская группа отметила, что это открытие установило прямую связь между механической деформацией, структурой магнитных доменов и поведением транспорта электронов, доказав, что магнитные и электрические свойства материалов можно регулировать посредством простой физической деформации. Если соответствующие технологии смогут быть усовершенствованы в будущем, это может способствовать разработке новых маломощных запоминающих устройств, высокопроизводительного вычислительного оборудования и современных устройств спиновой электроники.
Комментарии