Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
В спинтронике информация предоставляется с помощью спина электрона, который может быть направлен вдоль или против определенной оси

Сверхпроводники «научили» управлять магнитным полем

Ключевые слова:  Nature Physics, Магнитные моменты, НИИЯФ МГУ, Сверхпроводимость

Опубликовал(а):  Доронин Федор Александрович

05 октября 2015

Ученые НИИЯФ МГУ и их зарубежные коллеги обнаружили эффект, с помощью которого можно построить суперкомпьютеры будущего

Сверхпроводимость, которая почти несовместима с магнитным полем, может при определенных условиях способствовать его распространению – этот пока необъясненный эффект обнаружили физики из НИИ ядерной физики МГУ вместе с коллегами из Британии. Они полагают, что устройства на базе этого эффекта могут приблизить эпоху компьютеров будущего – спинтронных вычислительных машин.

Результаты исследования опубликованы в престижном журнале Nature Physics (от ред. статья M. G. Flokstra, N. Satchell, J. Kim, G. Burnell, P. J. Curran, S. J. Bending, J. F. K. Cooper, C. J. Kinane, S. Langridge, A. Isidori, N. Pugach, M. Eschrig, H. Luetkens, A. Suter, T. Prokscha, S. L. Lee Remotely induced magnetism in a normal metal using a superconducting spin-valve) Группа учёных, в которую входит Наталья Пугач из НИИ ядерной физики имени Скобельцына МГУ, исследовала взаимодействие сверхпроводимости и намагниченности для того, чтобы научиться управлять спинами (магнитными моментами) электронов и создавать технологии электроники нового типа.

Если в обычной микроэлектронике информация кодируется с помощью электрических зарядов, то в спиновой электронике, или спинтронике, информация предоставляется с помощью спина электрона, который может быть направлен вдоль или против определенной оси.

«Устройства сверхпроводящей спинтроники будут требовать значительно меньше энергии, выделять меньше тепла, а значит, эта технология позволит создавать значительно более экономичные и стабильные вычислительные машины и суперкомпьютеры», – поясняет Наталья Пугач.

Главным препятствием для создания подобных вычислительных устройств пока является то, что спин электронов и прочих заряженных частиц крайне сложно контролировать. Новое исследование показывает, что сверхпроводник, возможно, пригодится для транспортировки спинов, а ферромагнетики – для управления ими.

Состояние сверхпроводимости очень чутко реагирует на магнитные поля: сильные магнитные поля могут разрушать его, и наоборот – сверхпроводники полностью выталкивают из себя магнитное поле. Обычные сверхпроводники и магнитные материалы почти невозможно заставить «общаться» друг с другом из-за их противоположного упорядочения: в магнетиках поле стремится выстроить спины в одну сторону, а электроны в обычных сверхпроводниках имеют противоположные спины.

«Мои коллеги проводили эксперименты с устройствами, которые называются сверхпроводящий спиновый вентиль. Они представляют собой «сэндвичи» из нанослоёв ферромагнетика, сверхпроводника и других металлов. Изменяя направление намагниченности, можно управлять током в сверхпроводнике. Толщина слоев здесь важна, поскольку в «толстом» сверхпроводнике никаких интересных эффектов видно не будет», – поясняет исследователь.

Ученые во время экспериментов обстреливали экспериментальные образцы мюонами – частицами, похожими на электрон, но в 200 раз тяжелее и исследовали их рассеяние. Таким образом они смогли получать данные о том, как ведет себя намагниченность в разных слоях образца.

Спиновый вентиль состоял из двух слоев ферромагнетика (кобальта), слоя сверхпроводника (ниобий) толщиной около 150 атомов и слоя золота. В ходе эксперимента ученые обнаружили неожиданный эффект: в тех случаях, когда направления намагниченности слоев ферромагнетика были непараллельны, взаимодействие их со сверхпроводником порождало наведенную намагниченность в слое из золота, «перепрыгивая» через сверхпроводник. Когда ученые «поворачивали» намагниченность в одну сторону, сила поля в золоте уменьшалась в 20 раз и эффект почти полностью пропадал.

«Этот эффект не был предсказан, мы очень удивились, когда это нашли, долго пытались объяснить полученные данные с помощью другого распределения намагниченности, которое было предсказано ранее, но данные не сходились. У нас есть некоторые предположения, но полноценного объяснения до сих пор нет. Однако этот эффект дает нам новый способ манипуляции со спинами», – говорит Пугач.

Открытие, возможно, позволит создать принципиально новые спинтронные элементы. По словам Пугач, технологии сверхпроводящей спинтроники могут быть полезны для создания суперкомпьютеров, мощных серверов, где потребление энергии и выделение тепла создаёт значительно больше проблем, чем на обычных настольных машинах. «Развитие компьютерных технологий было основано на полупроводниках. Для персональных компьютеров это хорошо, но когда на тех же технологиях создают суперкомпьютеры – они греются, шумят, и требуют мощных систем охлаждения. Спинтроника позволит решить эти проблемы», – заключила исследователь.


Источник: University of Hamburg , МГУ



Комментарии
Палии Наталия Алексеевна, 05 октября 2015 20:02 
Статья Remotely induced magnetism in a normal metal using a superconducting spin-valve выложена на сайте Arxiv.org

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Колыбель новорожденного кристалла
Колыбель новорожденного кристалла

National Student Team Contest - Универсиада
The national Student Team Contest has started for the first time as a part of Universiade - unique competition of all - Russian National Olimpiad on Nanotechnology.

Просто о сложном - Универсиада
Впервые традиционный конкурс научно - популярных статей проходит в рамках Универсиады - уникального конкурса XV Всероссийской Интернет-олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!".

Универсиада
Универсиада является уникальным конкурсом XV Всероссийской Интернет-олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!", впервые проводимом в новом, комплексном формате, который охватывает широкий диапазон участников – студентов и выпускников специалитета, бакалавриата, магистратуры, аспирантов, молодых ученых.

Спинтроника и iPod
В.В.Уточникова
В 1988 году Альберт Ферт и Петер Грюнберг независимо друг от друга обнаружили, что электросопротивление композитов, составленных из чередующихся слоев магнитного и немагнитного металла может невероятно сильно меняться при приложении магнитного поля. В течение десятилетия это, казалось бы, эзотерическое наблюдение революционным образом изменило электронную промышленность, позволяя накапливать на жестких дисках все возрастающий объем информации.

ДНК правит компьютером
Бидыло Тимофей Иванович
Наиболее вероятно, что главным революционным отличием процессоров будущего станут объемная (3D) архитектура и наноразмер составляющих, что позволит головокружительно увеличить количество элементов. Сегодня кремниевые технологии приближаются к своему технологическому пределу, и ученые ищут адекватную замену кремниевой логике. Клеточные автоматы, спиновые транзисторы, элементы логики на молекулах, транзисторы на нанотрубках, ДНК-вычисления…

Будущее техники отразилось в идеальном нанозеркале
Кушнир Сергей Евгеньевич
Свыше 99,9% падающего излучения отражает новое зеркало, построенное физиками США. А ведь толщина его составляет всего-то 0,23 микрометра. Специалисты говорят, что новинка способна улучшить параметры многих компьютерных устройств, где применяется лазерная оптика.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.