Учёные обнаружили новый вид магнетизма в лабораторно выращенном кристалле. Такое открытие способно увеличить производительность и ускорить работу электронных приборов, а также дать новые данные для развития фундаментальной физики.
Международная команда учёных доказала наличие p-волнового магнетизма в кристалле иодида никеля (NiI₂). Эта двухмерная структура обладает особыми качествами, требуемыми для такого типа магнетизма.
«Представленная концепция являлась инновационной, и в качестве проверки было принято решение провести эксперимент. Определение иодида никеля как подходящего объекта для продемонстрирования п-волнового магнитного эффекта подтверждало актуальность подхода. — рассказывает физик из Массачусетского технологического института Рихкардо Комин.
Электроны обычных магнитов обладают свойством, называемым спином, и их ориентация обычно совпадает. Это значит, что их маленькие «магнитные стрелки» направлены в одну сторону, формируя общее магнитное поле. В антиферромагнетиках спины ориентированы таким образом, что их воздействие на макроскопическом уровне компенсируется.
П-волновой магнетизм объединяет свойства ферромагнетизма и антиферромагнетизма, создавая зеркальные спирали с разными состояниями спина. Такое строение нейтрализует магнитное поле. Высокотемпературная печаль позволила выращивать ультратонкие слои иодида никеля, где электроны меняют направление спинов под воздействием локальных магнитных полей.
Используя спирально колеблющийся полярзованный свет, исследователи обнаружили спиралевидное расположение спинов электронов. Учёным удалось не только зарегистрировать новый тип магнетизма, но и управлять им, меняя спиновое состояние и свойства материала слабым электрическим полем.
«Мы продемонстрировали возможность электронного управления новой формой магнетизма. «, — говорит физик Цянь Сон из MIT.
«Открытие открывает возможности для разработки нового поколения высокоскоростных, миниатюрных, энергосберегающих и автономных устройств магнитной памяти. «.
Исследование выявило сложный механизм переключения спинов электронов, пригодный для использования в спинтронике – технологии, использующей спины электронов для хранения данных, выполнения вычислений и передачи энергии вместо заряда.
Открытие расширяет возможности нетрадиционного магнетизма, выходит за пределы обычных приборов, как компасы и акустические системы, и может способствовать созданию совершенно новых материалов.
Несмотря на необходимость дальнейших исследований для практического внедрения, технология в будущем может способствовать созданию микросхем памяти с повышенной емкостью, скоростью и энергоэффективностью, что существенно актуально в условиях роста искусственного интеллекта.
«Для управления этим магнитным переключением достаточно слабых воздействий электрического поля. «, — отмечает Сон. — «Магниты П-волнового типа способны сократить энергопотребление на пять порядков, что является значительным достижением. «.
Исследование опубликовано в журнале .