Обычная ржавчина, но в наноразмерной форме, способна обретать удивительные магнитные свойства и превращаться в материал для электроники будущего. Ученые Санкт-Петербургского государственного университета совместно с коллегами из ЛЭТИ, ФТИ имени А. Ф. Иоффе РАН и Дальневосточного федерального университета экспериментально доказали, что тонкие пленки оксида железа могут формировать стабильные магнитные вихри.
Эти структуры являются перспективным инструментом для спинтроники — передового направления электроники, где информация кодируется не только зарядом электрона, но и его спином. Такой двойной подход позволит разрабатывать более быстрые, компактные и энергоэффективные вычислительные устройства.
Ключевым аспектом исследования стало изучение влияния условий выращивания оксидных пленок на их магнитные характеристики. Ученые синтезировали образцы методом ультразвуковой паровой химической эпитаксии на сапфировой подложке. Последующий анализ с использованием оборудования Научного парка СПбГУ выявил любопытную закономерность. Оказалось, что наличие буферного слоя нитрида галлия значительно усиливает магнитные свойства материала.
Как объяснила доцент кафедры физики Земли СПбГУ Елена Сергиенко, главным инструментом визуализации этих эффектов стал метод магнитно-силовой микроскопии. Этот подход позволил с высоким разрешением зафиксировать трехмерные карты магнитных контрастов и обнаружить появление тех самых вихревых структур.
Магнитный вихрь представляет собой устойчивое образование, способное долго сохранять свое состояние. Именно эта стабильность открывает перед ним широкие практические перспективы. Как отметил доцент кафедры микро- и наноэлектроники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Камил Гареев, такие слои могут выступать в качестве чувствительных элементов биосенсоров, способных улавливать мельчайшие изменения среды, например, присутствие специфических молекул. Не менее важным является применение в устройствах хранения информации, где каждый вихрь может служить ячейкой памяти.
Ранее ученые рассказали, что золотые нанодиски позволят создать роботов размером с пылинку.
