Открыто и описано магнонное сопротивление

Заряд перемещающихся электронов в атомах твердого тела искажает соседнюю решетку и способен даже создать волну.

В то же время волна в самой решетке влияет на движение электронов, по аналогии с морской волной, которая толкает серфингиста. Это взаимодействие приводит к формированию термоэлектрического эффекта, который впервые наблюдался в 1950-х и был известен как фононное сопротивление, поскольку его можно подсчитать на основе потока фононов волны решетки, которая происходит по температурному градиенту.

Вскоре после открытия фононного сопротивления аналогичное явление было спрогнозировано для магнитных материалов — так называемое магнонное сопротивление. В магнитном материале внутренний магнитный момент спина электронов упорядочен организованным способом. В ферромагнетиках спины поддерживают параллельную ориентацию. Если в предпочтительной ориентации спина имеет место искажение, создается волна спина, способная повлиять на движение электронов. Поэтому разумно ожидать, что поток магнонов может также тормозить электроны.

Несмотря на общие черты с фононным сопротивлением, признаки магнонного сопротивления неуловимы, и только несколько косвенных свидетельств его существования были выявлены за прошедшие годы. Основная причина  — в наличии других термоэлектрических эффектов, в особенности фононного сопротивления, из-за которого трудно выделить вклад магнонного сопротивления в термоэдс (электродвижущая сила).

Физики Мариус Костач, Герман Бридо, Ингмар Ньюман и руководитель группы профессор Сергио Валензуэла использовали уникальную геометрию устройства для выделения магнонного сопротивления из других термоэлектрических эффектов. Устройство напоминает термобатарею, составленную из большого количества пар ферромагнитных проводов, помещенных между горячим и холодным источником, связанных термически параллельно и электрически последовательно. Управляя относительной ориентацией намагничивания пар проводов, магнонное сопротивление может быть исследовано независимо от термоэлектрических эффектов электронного и фононного сопротивления.

Работа весьма своевременна, поскольку термоэлектрические эффекты в спин-электронике или спинтронике привлекают все больше внимания с точки зрения управления теплом в наноразмерных структурах и управления спиновой информацией с использованием теплового потока. Измерения как функция температуры выявили эффект магнонного сопротивления, следующего за изменением числа магнонов и фононов. Эта информация крайне важна для понимания физики переноса теплового спина. Все вместе это обеспечивает неоценимые возможности для сбора знаний о электронно-магнонном взаимодействии и может оказаться полезным для энергопреобразующего применения и для поиска инновационных троп передачи спиновой информации.

19.12.2011