Учёные из Национальной Лаборатории Лоуренса Беркли американского Департамента энергии (DOE) и Корнелльского университета впервые смогли с помощью электрического поля переключить направление магнетизации в веществе-мультиферроике (феррите висмута) на противоположное, при комнатной температуре. Это достижение, о котором рассказывает веб-сайт (e) Science News, открывает дорогу к созданию новых, более мощных устройств хранения и обработки информации.
Такие устройства будут базироваться на принципе спинтроники, то есть оперировать не движением электронов, а изменением их спинов, которое создаёт так называемые «спиновые токи». Управлять этими процессами, с минимальными потерями энергии, можно как раз в мультиферроиках. Это вещества с кристаллической структурой, в которых направление намагниченности, а значит и спины электронов, упорядочивается как электрически, так и магнетически. Кроме того, спиновые токи в мультиферроиках стабильны и практически не «разбегаются» с рассеиванием энергии в виде тепла. Всё это делает данные материалы идеальными для создания спинтронных устройств.
Однако до сих пор этому мешал ряд физических ограничений, в том числе нестабильность подавляющего большинства мультиферроиков при комнатной температуре. Феррит висмута — единственный мультиферроик, лишённый этого недостатка. Теперь американские учёные показали, что управлять направлением магнетизации, т.е. спинами электронов в его кристаллах можно с помощью внешнего электрического поля, направленного перпендикулярно плоскости ориентации кристалла. Переключение направления магнетизации на противоположное (т.е. на 180°) при этом происходит в две стадии.
«Мы использовали этот двухстадийный процесс переключения, чтобы продемонстрировать возможность энергоэффективного контроля в спинтронном устройстве», — сказал Рамамурти Рамеш (Ramamoorthy Ramesh), исполнительный директор лаборатории Беркли по энергетическим технологиям и ведущий автор исследования.
Полные результаты данного исследования опубликованы в журнале Nature.
Отметим, что наноматериалы для спинтроники разрабатываются сейчас и в России, в государственном научном центре «Гиредмет». О чём можно было узнать на проходившем в июне в Москве VI Международном промышленном форуме «АТОМЭКСПО-2014».
Иллюстрация на странице материала: John Heron, Cornell, esciencenews.com
