Uchenye iz Instituta teoreticheskoi fiziki (ITF) imeni L.D. Landau vyyasnili, pri kakikh usloviyakh nanochastitsy, sdelannykh iz «pochti ferromagnetikov», mozhno ispol’zovat’ v spintronnykh ustroistvakh – elektronnykh ustroistvakh novogo tipa, v kotorykh protekanie elektricheskogo toka soprovozhdaetsya izmeneniem magnitnogo sostoyaniya sistemy i naoborot. O svoikh rezul’tatakh fiziki dolozhili na «Zimnei shkole po lokalizatsii, vzaimodeistviyam i sverkhprovodimosti», prokhodivshei v ITF.
V svoei rabote fiziki teoreticheski issledovali svoistva nanochastits, sdelannykh iz «pochti ferromagnitnykh metallov». Ferromagnetiki – eto veshchestva, kotorye proyavlyayut magnitnye svoistva v otsutstvie vneshnego magnitnogo polya. K nim otnositsya, naprimer, zhelezo. «Pochti ferromagnetiki» po svoistvam chut’-chut’ «ne dotyagivayut» do ferromagnetikov, to est’ ne pokazyvayut namagnichennost’ bez vneshnego magnitnogo polya. Ikh tipichnye predstaviteli – palladii i platina. V 2000 godu bylo teoreticheski predskazano, chto, esli rassmatrivat’ ne krupnyi fragment takogo nakhodyashchegosya «na grani» prevrashcheniya v ferromagnetik veshchestva, a sdelannuyu iz nego nanochastitsu, okazhetsya, chto pri nizkikh temperaturakh ona nachnet vesti sebya kak ferromagnetiki. Etot effekt byl nazvan mezoskopicheskoi stonerovskoi neustoichivost’yu i, nesmotrya na to, chto segodnya on khorosho opisan teoreticheski, pronablyudat’ ego na praktike poka ne udalos’.
Esli nanochastitsu iz «pochti ferromagnetika» pomestit’ mezhdu dvumya bol’shimi kuskami metalla (uchenye govoryat metallicheskimi «rezervuarami») i prilozhit’ raznost’ potentsialov, to elektrony iz odnogo rezervuara nachinayut «pereprygivat’» na nanochastitsu, a s nee na drugoi rezervuar. Eto proiskhodit, dazhe esli energiya elektronov men’she, chem trebuetsya dlya «pryzhka»: ee nedostatochno, chtoby preodolet’ energeticheskii bar’er mezhdu rezervuarom i nanochastitsei. Takie «nezakonnye» s tochki zreniya «klassicheskoi» fiziki perekhody nazyvayut podbar’ernym tunnelirovaniem, i etot effekt podchinyaetsya kvantovym zakonam.
Sistema iz dvukh rezervuarov i nanochastitsy mezhdu nimi nazyvaetsya odnoelektronnym tranzistorom. Odnoelektronnyi tranzistor s nanochastitsei, proyavlyayushchei ferromagnitnye svoistva, aktivno izuchaetsya fizikami, tak kak podobnaya sistema pozvolyaet menyat’ parametry srazu dvumya sposobami. Var’iruya protekayushchii elektricheskii tok, mozhno upravlyat’ magnitnym sostoyaniem, a menyaya magnitnoe sostoyanie nanochastitsy, naprimer, ispol’zuya magnitnoe pole, – upravlyat’ tokom. «Odno iz prakticheskikh prilozhenii takikh sistem – ustroistva magnitnoi pamyati (MRAM – magnetic random-access memory). Ikh preimushchestvo – men’shie poteri, svyazannye s nenuzhnym nagrevaniem v elektricheskikh konturakh», – ob’yasnyaet Burmistrov. Krome togo, podobnye spintronovye sistemy, pozvolyayut khranit’ zapisannye dannye, v tom chisle i operativnye, bez vneshnego pitaniya.
Burmistrov s kollegami izuchili, kak v takikh sistemakh tunnelirovanie v rezervuar vliyaet na magnitnye svoistva nanochastits iz «pochti ferromagnetikov». Teoreticheskie raschety uchenykh pokazyvayut, chto, esli tunnelirovanie elektronov mezhdu rezervuarom i nanochastitsei proiskhodit aktivno, magnitnye svoistva nanochastitsy razrushayutsya. «Interesno, chto velichina tunnel’nogo kondaktansa (tak nazyvayut velichinu, kotoraya kharakterizuet, naskol’ko khorosho elektrony mogut tunnelirovat’), pri kotoroi magnitnoe povedenie nanochastitsy ischezaet, okazyvaetsya sushchestvenno men’she, chem mozhno bylo by ozhidat’. Etot rezul’tat pokazyvaet, chto ispol’zovanie nanochastits iz «pochti ferromagnitnykh metallov» v spintronnykh ustroistvakh vozmozhno tol’ko v situatsii, kogda tunnelirovanie slaboe», – govorit Burmistrov.
No glavnoe znachenie novoi raboty – teoreticheskoe. «Nashi rezul’taty pozvolyayut luchshe ponyat’ fizicheskie usloviya, pri kotorykh budet vozmozhno eksperimental’no pronablyudat’ yavlenie mezoskopicheskoi stonerovskoi neustoichivosti», – dobavlyaet Burmistrov.
«Zimnyaya shkola po lokalizatsii, vzaimodeistviyam i sverkhprovodimosti» prokhodit v ITF imeni L.D. Landau s 18 po 21 dekabrya pri podderzhke granta Rossiiskogo Nauchnogo Fonda.
Dogovorit’sya ob interv’yu s uchenymi, kommentariyakh i zaprosit’ dopolnitel’nuyu informatsiyu mozhno po adresu: press@itp.ac.ru