Menu

Фізики знайшли пояснення дивних магнітних явищ, які виникають на межі двох напівпровідникових матеріалів

Физики нашли объяснение странных магнитных явлений, возникающих на границе двух полупроводниковых материалов


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.

|