Химики МГУ имени М. В. Ломоносова синтезировали новый класс веществ для спинтроники — направления электроники, где информация передается не током, а через квантовое состояние электронов. Работа, опубликованная в журнале Journal of Materials Chemistry C, показала, как можно создавать сверхтонкие магнитные структуры чисто химическим путем.
Обычная электроника опирается на движение огромного числа электронов. Именно это движение ограничивает скорость работы устройств и их дальнейшее уменьшение. В спинтронике используется другое свойство электрона — спин. Информация здесь кодируется не потоком зарядов, а состоянием отдельных частиц, что открывает путь к более быстрым и компактным устройствам памяти и логики.
До сих пор материалы для спинтроники в основном получали физическими методами — напылением тонких магнитных и немагнитных слоев. Такой способ неизбежно дает дефекты и задает минимальную толщину слоев. В МГУ предложили собирать гетероструктуры на атомном уровне с помощью химического синтеза. Это позволило получить идеально упорядоченные структуры без дефектов и с толщинами, недостижимыми для традиционных технологий.
Основой стали интерметаллиды — соединения металлов с упорядоченной атомной решеткой. Исследователи объединили фрагменты двух известных структурных типов — AuCu₃ и CaBe₂Ge₂ — на базе платины. В одном случае в структуру ввели железо или хром, в другом заменили кальций на европий, а германий — на фосфор. В результате получились два разных магнитных слоя, разделенные немагнитными прослойками из платины и фосфора — полноценная магнитная гетероструктура, собранная химически и на субнаноуровне.
Соединения состава Eu₂Pt₇MP₄₋ₓ (где M — железо или хром) были получены при высоких температурах в атмосфере аргона и выращены в виде монокристаллов. При этом удалось обойтись без металлических флюсов — редкий случай для таких сложных пятикомпонентных систем.
Ключевая особенность подхода в том, что магнитные свойства этих структур можно заранее проектировать, менять состав и последовательность слоев. Фактически химия превращается в инструмент точной сборки материалов с заданными характеристиками. В перспективе такие соединения могут лечь в основу новых типов памяти, спиновых логических элементов и компонентов квантовых вычислительных систем.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что найден минерал, который сделает спинтронику доступной.
