Обычные устройства используют только заряд электрона. Спинтроника идет дальше и задействует его дополнительные свойства — спин и орбитальный момент. Это что-то вроде встроенных переключателей, которые можно использовать для хранения информации и управления током. В теории это открывает путь к чипам, которые быстрее, меньше и потребляют гораздо меньше энергии.
Но есть проблема: чтобы «записать» данные, нужно «испортить» материал. Появляющиеся дефекты обычно ухудшают проводимость и увеличивают расход энергии. Казалось бы, замкнутый круг.
Группа исследователей из Института технологий и инженерии материалов в Нинбо (Китайская академия наук) показала, что дефекты можно обратить себе на пользу. Они изучали орбитальный эффект Холла в соединении стронция и рутения (SrRuO3) и выяснили удивительную вещь, сообщает Science Daily.
Обычно дефекты ухудшают параметры устройства, но в этом материале они, наоборот, усилили важные характеристики. Проводимость и эффективность работы выросли одновременно — и это стало настоящим сюрпризом для специалистов. Их работа опубликована в Nature Materials.
Чтобы объяснить эффект, ученые вспомнили теорию, разработанную еще в 1970-е годы. Оказалось, что рассеяние электронов на дефектах в данном случае не мешает, а помогает. Оно продлевает время жизни орбитального момента и усиливает орбитальный ток. В итоге эксперимент показал трехкратное улучшение энергоэффективности при переключении.
Профессор Чжимин Ван, один из авторов работы, отметил, что теперь инженеры могут пересмотреть подход к проектированию устройств. Это открытие может стать основой для создания нового поколения процессоров и сенсоров, которые будут работать быстрее и тратить меньше энергии.
Ранее Наука Mail писала о том, как ученые предложили кремниевую замену алмазным пленкам.
