html текст
All interests
  • All interests
  • Design
  • Food
  • Gadgets
  • Humor
  • News
  • Photo
  • Travel
  • Video
Click to see the next recommended page
Like it
Don't like
Add to Favorites

Русские замахнулись на вечную память

Ученые из МГУ и РАН развивают спинтронику и магнонику — новые области квантовой электроники

Физический факультет МГУ
Физический факультет МГУ

Эффективные аккумуляторы и память с нулевым энергопотреблением стали реальнее благодаря исследованиям феррита висмута, проведенным российскими учеными совместно с их зарубежными коллегами.

Одна из самых интересных задач, которые решает современная электроника, — это создание очень быстрых устройств без высоких потерь энергии в виде тепла. Считается, что в перспективе нас ждут аккумуляторы без химических реакций, которые переводят электричество в энергию постоянного магнита и обратно, магниторезистивная память с нулевым энергопотреблением и почти вечным ресурсом, более совершенные, чем сейчас, магнитные головки записи в жестких дисках, а также оптические устройства нанометровых масштабов. Ключом к инновациям подобного типа является управление спинами частиц в функциональных материалах.

Переключая спины (точнее, их направления), можно менять магнитное или электрическое состояние вещества.

Осуществить переключение спинов очень просто, быстро и без потерь энергии можно путем магнитного, электрического или механического воздействия. Из идеи со спинами родились два прорывных направления в электронике — спинтроника (в ней используется замена физического тока электронов на «ток» их спинов) и магноника (изучает спиновые волны — распространяющиеся во времени возмущения магнитных свойств материала, а по сути — направлений спинов). Особенность спиновых волн — их длина на порядки меньше, чем световых волн при той же частоте. На принципах спинтроники или магноники будут основаны все вышеперечисленные устройства.

Функциональные материалы для этих областей в последние годы вызывают высокий интерес — примерно каждые пять лет количество посвященных им публикаций удваивается.

У истоков направления еще в 1950–1960-х годах стояли советские ученые.

Лев Ландау и Евгений Лифшиц сформулировали необходимые условия магнитоэлектрического эффекта — то есть эффекта, при котором электрическое поле вызывает в материале намагниченность, а магнитное поле — электрическую поляризацию. В 1959 году ученик Ландау Игорь Дзялошинский указал на оксид хрома (Cr2O3) как на потенциальный магнитоэлектрик, а через год соответствующий эффект в этом веществе (он проявляется ниже 34°С) был обнаружен Д. Н. Астровым.

Ренессанс интереса к материалам с магнитоэлектрическим эффектом при более высоких температурах (а это важно для практических приложений) произошел в 1990–2000-х годах. Необычным свойствам пленок одного из таких веществ – феррита висмута (BiFeO3) посвящена опубликованная в Nature Materials статья, соавторами которой стали российские специалисты из МГУ и ИОФ РАН.

Ученым удалось показать, что под действием механических напряжений магнитные и электрические свойства BiFeO3 меняются таким образом, что он становится очень перспективным кандидатом для устройств спинтроники и магноники.

Феррит висмута обладает интересной особенностью: под влиянием внутренних электрических полей в нем образуются так называемые спиновые циклоиды — структуры, спины в которых образуют макроскопические спирали. «Представьте, что вместо того, чтобы физически изгибать кристалл, мы «изогнули» направления магнитных моментов атомов (спинов) в нем таким образом, что они образовали спираль, — поясняет доцент физического факультета МГУ Александр Пятаков, принимавший участие в исследовании. — Такая спираль подобна взведенной пружине, но это не механическая пружина, а магнитная».

Магнитные «пружины» обладают новыми свойствами, не присущими однородно намагниченному веществу.

Помимо реакции на магнитное поле они приобретают чувствительность к электрическому полю и механическим напряжениям.

«Практическая польза от этого – перестраивая форму «пружин» с помощью напряжений, возникающих в пленках феррита висмута, можно изменять магнитосопротивление спиновых клапанов (сэндвичеобразные структуры, используемые в жестких дисках и спинтронике), а также влиять на условия распространения спиновых волн и микроволновые свойства материала (это уже из области магноники)», — говорит Пятаков.

Основной эксперимент был проведен французскими учеными, которые обратились к своим российским коллегам за помощью в теоретическом объяснении подобных перестроек: они почему-то происходили только в тонких пленках, но не в крупном монокристалле. Теория же четко указала на причину — «пружины» в тонких пленках и монокристалле различны по своей структуре — и обосновала такие различия. «С Анатолием Константиновичем Звездиным из ИОФ РАН мы это направление развивали давно и были готовы к тем результатам, которые прислали французы, — рассказывает Пятаков. — Мы посмотрели на них и сказали: «А, так это то, что нужно!».

На физическом факультете МГУ материалы на основе феррита висмута исследуют не только в теории, но и в эксперименте: ранее в проблемной лаборатории магнетизма их изучали с помощью сильных магнитных полей.

«Опубликованная в «Письмах в ЖЭТФ» на эту тему статья — одна из наиболее цитируемых в истории журнала», — отмечает Александр Пятаков.

Читать дальше
Twitter
Одноклассники
Мой Мир

материал с gazeta.ru

1

      Add

      You can create thematic collections and keep, for instance, all recipes in one place so you will never lose them.

      No images found
      Previous Next 0 / 0
      500
      • Advertisement
      • Animals
      • Architecture
      • Art
      • Auto
      • Aviation
      • Books
      • Cartoons
      • Celebrities
      • Children
      • Culture
      • Design
      • Economics
      • Education
      • Entertainment
      • Fashion
      • Fitness
      • Food
      • Gadgets
      • Games
      • Health
      • History
      • Hobby
      • Humor
      • Interior
      • Moto
      • Movies
      • Music
      • Nature
      • News
      • Photo
      • Pictures
      • Politics
      • Psychology
      • Science
      • Society
      • Sport
      • Technology
      • Travel
      • Video
      • Weapons
      • Web
      • Work
        Submit
        Valid formats are JPG, PNG, GIF.
        Not more than 5 Мb, please.
        30
        surfingbird.ru/site/
        RSS format guidelines
        500
        • Advertisement
        • Animals
        • Architecture
        • Art
        • Auto
        • Aviation
        • Books
        • Cartoons
        • Celebrities
        • Children
        • Culture
        • Design
        • Economics
        • Education
        • Entertainment
        • Fashion
        • Fitness
        • Food
        • Gadgets
        • Games
        • Health
        • History
        • Hobby
        • Humor
        • Interior
        • Moto
        • Movies
        • Music
        • Nature
        • News
        • Photo
        • Pictures
        • Politics
        • Psychology
        • Science
        • Society
        • Sport
        • Technology
        • Travel
        • Video
        • Weapons
        • Web
        • Work

          Submit

          Thank you! Wait for moderation.

          Тебе это не нравится?

          You can block the domain, tag, user or channel, and we'll stop recommend it to you. You can always unblock them in your settings.

          • www.gazeta.ru
          • домен gazeta.ru

          Get a link

          Спасибо, твоя жалоба принята.

          Log on to Surfingbird

          Recover
          Sign up

          or

          Welcome to Surfingbird.com!

          You'll find thousands of interesting pages, photos, and videos inside.
          Join!

          • Personal
            recommendations

          • Stash
            interesting and useful stuff

          • Anywhere,
            anytime

          Do we already know you? Login or restore the password.

          Close

          Add to collection

             

            Facebook

            Ваш профиль на рассмотрении, обновите страницу через несколько секунд

            Facebook

            К сожалению, вы не попадаете под условия акции