Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Спинтроника и iPod

Ключевые слова:  спинтроника

Автор(ы): В.В.Уточникова

Опубликовал(а):  Гудилин Евгений Алексеевич

03 декабря 2020

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. И когда Ферт и Грюнберг в 2007 году разделили Нобелевскую премию за открытие гигантского магнетосопротивления (ГМС), Королевская Шведская Академия наук объявила, что "технология ГМС может рассматриваться как одно из основных направлений нанотехнологии, чрезвычайно популярного в самых различных областях".


Открытие ГМС интересно по причинам, глубоко превосходящим ее "нанистость". История ГМС поднимает ряд вопросов о природе высокотехнологичной продукции. Является ли проверенная веками линейная модель - базовые исследования которой привели к применению - применимы к нанотехнологии? Или же, как утверждают многие, нанотехнология "постакадемичена" и должна спонсироваться правительством и компаниями для решения специальных задач, а не заниматься развитием науки ради самой науки?

Открытие и коммерциализация

Магнетосопротивление, изменение электросопротивления, вызванное приложением магнитного поля, впервые было обнаружено физиком Уильямом Томасом (лордом Кельвином) в 1857 году, хотя физические основы этого явления стали понятны только в золотой век квантовой механики - времена Поля Дирака и Вольфганга Паули. Эффект был весьма невелик, обычно несколько процентов, но достаточно заметен, чтобы использовать его в считывающих головках сенсоров для определения магнитного поля. Однако с обнаружением ГМС в 1988 году все изменилось.
Грюнберг с командой в Германии обнаружили 10% изменение сопротивления в присутствии магнитного поля в структуре, состоящей из 1 нм слоя хрома между более толстыми слоями железа (ферромагнетика). Ферт же с сотрудниками в Париже обнаружили 50% изменение в более сложных структурах, содержащих до 60 чередующихся слоев хрома и железа. Обе команды для получения своих структур использовали молекулярно-лучевую эпитаксию.
Хотя французская команда и создала термин "гигантское магнетосопротивление", именно Грюнберг понял, что эффект можно использовать для обнаружения слабых магнитных полей, и потому подал заявку на патент. ГМС легло в основу новой области - "спинтроники", называемой так потому, что наравне с электрическим зарядом в ней для хранения информации используются электронные спины.
Инженеры использовали КМС в ряде таких применений, как сенсоры для определения очень слабых полей, но другие компании стремились занять с помощью ГМС более крупные и выигрышные рынки. Стюарт Паркин из лаборатории IBM с коллегами использовали обнаруженный эффект для считывающих головок, что позволило сделать диски с данными гораздо меньше, а информации хранить в 8 раз больше, о чем в 1997 году было написано на передовице The Wall Street Journal. Центральной частью работы Паркина стала демонстрация возможности наносить материал с ГМС распылением, а не молекулярно-лучевой эпитаксией, что сделало производство гораздо дешевле.
Эти разработки позволили произвести переворот в хранении информации, что в свою очередь позволило хранить гигабайты музыки, фотографий, видеоизображений не только на iPod, но и на других портативных устройствах. Один из членов Нобелевского комитета даже сказал, что "не было бы никаких iPod'ов без этого (ГМС) эффекта". Миллиарды долларов в год - вот объем рынка, который достался IBM благодаря ГМС. (Кстати первый iPod от Apple, созданный в 2001 году, использовал жесткий диск на основе ГМС, собранный компанией Toshiba.)

Рассуждения

Споры о природе нанонауки с акцентом на приложения показывает, что это один из первых полностью реализованных примеров "постакадемичной" науки. Другие, однако, говорят, что устройства на базе ГМС - демонстрация того, как финансовые вложения компаний позволяют привлечь на свою сторону лучших ученых, что впоследствии приводит к экономическому выигрышу. Однако историки признают, что "чистая наука" во многом - лишь социальное понятие, которое при ближайшем рассмотрении оказывается не таким простым.
История спинтроники отражает сложные процессы. Так, во время Холодной войны для военных нужд велись финансирования исследований, которые затем стали ключевыми для развития спинтроники. После развала СССР такие исследования продолжились, однако со временем цели стали не военными, а гражданскими. Так, где же грани между наукой и коммерческими исследованиями? История развития спинтроники стирает или как минимум размывает эти грани.


В статье использованы материалы: ГМС - википедия


Средний балл: 10.0 (голосов 2)

 



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

 

Соты
Соты

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ» (Интересные научные события 2020 года от Американского физического общества (APS): Новый век сверхпроводимости. Магические углы в графене. Новые рекорды LIGO и Virgo: сверхмассивные и асимметричные слияния черных дыр. Свет от темной материи в эксперименте Xenon. Чего не хватает для создания квантового интернета? Коперниканский переворот в нейронных сетях. Червякомешалка. Вселенский метроном и предел точности атомных часов. Благородные металлы и графен против токсичных газов. Мультиферроик с ферродолинным упорядочением. Борные сенсоры азотосодержащих загрязнителей.

Наносистемы: физика, химия, математика (2020, Т. 11, № 6)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume11/11-6
Там же можно скачать номер журнала целиком.

С Новым годом!
Дорогие друзья и коллеги!
Поздравляем с наступающим 2021 годом!
Желаем всем хорошего настроения и здоровья, удачи во всем и новых достижений!

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.

Cверхпроводящая «пенка»
Гудилин Е.А.
Принцип «где тонко, там и рвется» с успехом используется в ограничителях предельно допустимого тока, сделанных из сверхпроводящих материалов. До сих пор пальму первенства в этом вопросе держали «ленточные» и «литые» устройства из висмут- содержащих ВТСП. Однако, существует и альтернатива - идея «сверхпроводящей пены», сделанной из YBa2Cu3Oz...

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.