Физики из Массачусетского технологического института (MIT, США) впервые наблюдали p-волновой магнетизм — редкий тип магнитного порядка, которым можно управлять электрически. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Это уникальное состояние объединяет свойства ферромагнетиков и антиферромагнетиков, но с ключевым отличием. В ферромагнетиках все спины электронов ориентированы в одном направлении, создавая постоянное магнитное поле. В антиферромагнетиках они чередуются и взаимно гасятся. Но в p-wave-магнетике спины образуют спиральную структуру, при этом сохраняется симметрия и полное обнуление макроскопического поля.
Ключ к технологии — электрическое управление спиновыми спиралями. Исследователи показали, что направление спиралей можно переключать, приложив небольшое напряжение. Это значит, что можно контролировать спин электронов без движения зарядов. Описанное явление может использоваться в спинтронике (области науки и техники, которая занимается созданием, исследованием и применением электронных приборов, в которых спин электрона наравне с его зарядом используется для получения, обработки и передачи информации).
Авторы исследования уточнили, что такие устройства потребляют меньше энергии, не перегреваются, могут хранить данные без потерь.
Мы управляем новым типом магнетизма с помощью электрического поля. Это создает фундамент для сверхкомпактной, энергоэффективной и нестираемой памяти.
Исследователи синтезировали кристаллы NiI₂, облучили их круговой поляризованной световой волной и зафиксировали резонансный отклик, соответствующий теоретической модели p-wave. Также они доказали, что под действием электрического поля можно переключать направление спинов.
Важное ограничение: эффект наблюдается при температуре ниже 60 Кельвинов. Задача на будущее — найти материал с такими же свойствами при комнатной температуре.
Ранее Наука Mail рассказывала, что память имеет значение для квантового движения атомов в металлах.