Вместе графен и спинтроника смотрятся многообещающе

Физики сделали рывок в сторону разработки полезных устройств на основе графена и спинтроники.

Результаты исследования ученые из Гонконгского городского университета и университета науки и техники Китая представили в издании Applied Physics Letters Американского института физики.

Графен, двухмерная кристаллическая форма углерода, известен как своего рода «Чаша Грааля» в мире материалов. Он обладает свойствами, такими как прочность на разрыв, в 200 раз большими, чем сталь, и больше всего интересен в области полупроводников и хранения данных. Электрический ток проходит по нему в 100 раз быстрее, чем по кремнию.

Спинтронные устройства обещают быть более компактными, универсальными и намного более быстрыми, нежели электроника сегодняшнего дня. Спин — это квантово-механическое свойство, которое возникает, когда вращательный момент частицы формирует крошечное магнитное поле. Спин имеет направление, вверх или вниз. Оно может кодировать данные в нули и единицы бинарной системы. Основанное на спине хранение данных остается в действии даже тогда, когда заканчивается электрический ток.

«Наблюдается сильный исследовательский интерес в спинтронных устройствах, которые обрабатывают информацию, используя электронные спины, поскольку эти новейшие инновационные устройства обладают лучшей функциональностью и эффективностью, чем традиционные электронные устройства. Вероятно, однажды спинтронные устройства полностью вытеснят существующие», заявил профессор физики Квок Сум Чан из гонконгского городского университета. «Графен — важный для спинтронных устройств материал, так как его электронный спин может сохранять направление в течение длительного времени, и потому хранимые данные не теряются».

Как бы то ни было, в графене сложно вырабатывать ток спина, который был бы ключевым элементом, отвечающим за перенос информации в графеновых спинтронных устройствах. Чан с коллегами разработали метод, позволяющий решить проблему. Он включает разбиение спина в мономолекулярном графеновом слое в результате эффекта ферромагнитной близости и адиабатической квантовой накачки.

Ученые сумели управлять степенью поляризации тока спина, изменяя уровень Ферми (уровень распределения энергии электронов в твердом теле, на котором квантовое состояние будет с одинаковой вероятностью занятым либо свободным), который, по их словам, весьма важен для соответствия различным эксплуатационным характеристикам.

26.01.2011