Фізики знайшли пояснення дивних магнітних явищ, які виникають на межі двох напівпровідникових матеріалів
Два матеріалу, алюмінат лантану (LaAlO3) і титанат стронцію (SrTiO3), що володіють дуже слабкими напівпровідниковими властивостями, у своєму звичайному стані не мають найпоширеніших і вивчених властивостей. Але варто лише скласти ці два матеріали разом, як отримана структура стає провідником електричного струму і демонструє властивості магнітного матеріалу. Це явище, яке було вперше виявлено в 2004 році, залишалося загадкою для вчених, і ось зовсім недавно дослідники з Університету штату Огайо знайшли теоретичне пояснення всіх виникаючих ефектів, які можуть використовуватися в майбутньому для створення нових електронних матеріалів, схеми з яких можуть забезпечити одночасно зберігання і обробку цифрових даних.
Виробляючи обчислення математичних моделей, в яких були враховані всі відомі властивості обох матеріалів, група вчених, очолювана професором Мохит Рэндерия (Mohit Randeria), натрапила на пояснення безглуздого з наукової точки зору факту - контакт двох немагнітних матеріалів призводить до виникнення екзотичних ефектів, докорінно змінюють властивості цих матеріалів. "Ми беремо два матеріалу, які в нормальному вигляді не проводять електричний струм і не є магнітними матеріалами. Склавши їх разом, ми спостерігаємо приголомшливий ефект - через багатошаровий матеріал починає протікати електричний струм і на кордоні матеріалів спостерігаються цікаві магнітні ефекти" - розповідає професор Рэндерия, - "Це дуже нагадує те, як шар мастила між двома шматками хліба докорінно змінює смак всього бутерброда в цілому".
Основою виникнення магнітних ефектів, згідно з ученим, є так звані "локальні магнітні моменти", які не проявляються в нормальному стані двох матеріалів. Якщо не вдаватися в подробиці фізичних і математичних "нетрів", можна сказати, що ці магнітні моменти, які можна умовно прийняти за елементарні частинки магнетизму, починають взаємодіяти з електронами матеріалів і шикуються в незвичайному спіралевидної порядку, що і є причиною зміни властивостей матеріалів. А ті, хто хоче дізнатися про це більш докладно, можуть ознайомитися з матеріалами, опублікованими науковцями на сторінках онлайн-видання Nature Physics.
Якщо пояснення явищ, що відбуваються, запропоновані вченими, виявляться вірними, то їх використання може призвести до розробки нових цифрових пристроїв, які використовують у своїх інтересах ефекти, що відбуваються в зоні контакту двох матеріалів. Теоретично, такі пристрої, які одночасно володіють напівпровідниковими електричними властивостями і магнітними властивостями, можуть стати основою нових чіпів, які суміщають в рамках однієї структури обчислювальні блоки, з допомогою яких ведеться обробка інформації, з блоками зберігання інформації.
"Маючи можливість управління провідністю і магнетизмом одного і того ж матеріалу, ми можемо об'єднати комп'ютерну пам'ять з одночасною обробкою даних. Завдяки такому симбіозу стане можливою реалізація абсолютно нових принципів побудови обчислювальних систем, створення яких вважається неможливим на сьогоднішній день", - пояснює професор Рэндерия.
Але, як і в більшості подібних випадків, до практичного використання даного відкриття ще дуже і дуже далеко. Перш ніж починати думати про практичні застосування, ученим потрібно домогтися повторюваності і стабільності виникають ефектів, а це можна зробити тільки спільними зусиллями. Тому дослідники сподіваються, що до їх роботи підключаться й інші групи вчених, які проведуть додаткові експерименти, які дозволять дізнатися більше про явища на межі двох матеріалів.