Возможность изменять магнитные свойства материалов за счет приложения внешнего электрического поля выглядит весьма заманчиво. Физики уже научились менять коэрцитивную силу или магнитную анизотропию в металлах наложением внешнего электрического поля.
Еще более интересно менять опять же электрическим полем температуру Кюри материала, причем вблизи комнатной. Тогда станет возможным осуществлять электрически контролируемый переход между ферромагнитным и парамагнитным состоянием при нормальных условиях. Это позволило бы создать включаемые / выключаемые магниты, которые не требуют постоянного подвода энергии на преодоление сопротивления, в отличие от традиционных электромагнитов, и охлаждения, в отличие от сверхпроводящих.
Группа японских ученых создала прототип устройства, в котором пленка кобальта переходит между пара- и ферромагнитным состоянием за счет приложения внешнего перпендикулярного пленке электрического поля (Рис. 1). Для этого была получена слоистая структура из монослоя кобальта и нескольких монослоев платины на поверхности плохо проводящего арсенида галлия. Сверху был нанесен изолирующий слой и слой металла, работающий электродом для создания этого самого внешнего электрического поля. Также подводились контакты для измерения Холловского сопротивления (отношения возникающего перпендикулярного току и магнитной индукции напряжения к току).
Температура Кюри определялась косвенно по довольно сложной методике. Исследовалась зависимость Холловского сопротивления (как характеристики намагниченности) от внешнего магнитного поля для разных температур. Определялась температура, ниже которой, Холловское сопротивление при малых магнитных полях меняет знак (ферромагнитное состояние), а выше – не меняет (парамагнитное состояние) (Рис. 2). Эта температура и считалась температурой Кюри. Эти результаты подтверждались измерениями методом Кюри-Вейса – определением зависимости спонтанной намагниченности, точнее Холловского сопротивления в нулевом магнитном поле, от температуры (Рис. 3). Температура обнуления Холловского сопротивления считалась температурой Кюри.
Все измерения температуры Кюри проводились как без наложения внешнего электрического поля, так и в нем. Они были проведены для двух устройств, отличающихся разной толщиной слоя платины: 1,04 и 1,10 нм (Рис. 4). Никто ее, разумеется, с точностью, превышающей размер монослоя, не получал и не измерял, а эти цифры получены из скорости и времени напыления платины.
Оказалось, что при помощи электрического поля можно менять магнитные свойства материала при температурах, близких к комнатной. Вряд ли из этих монослоев кобальта удастся получить силовой магнит, но элемент электрических схем для компьютеров или измерительных приборов – вполне возможно.
, правда, в комментариях на НАНОМЕТРе уже писали, что не физикам почти невозможно опубликовать статьи в ЖТФ.
