Новый физический феномен усовершенствует хранение данных на компьютерах

В ходе нового исследования ученые с помощью новой методики подтвердили ранее не обнаруженное физическое явление, которое может быть использовано для улучшения хранения данных в следующем поколении компьютерных устройств.

Спинтронные запоминающие устройства, подобные тем, что используются в некоторых высокотехнологичных компьютерах и спутниках, используют для хранения и считывания информации магнитные состояния, порождаемые собственным угловым моментом электрона. В зависимости от физического движения спин электрона создает магнитный ток. Это явление, известное как «спиновый эффект Холла», имеет ключевое применение для магнитных материалов во многих областях, начиная от маломощной электроники и заканчивая фундаментальной квантовой механикой.

Совсем недавно ученые обнаружили, что электроны также способны генерировать электричество за счет второго вида движения: орбитального углового момента, аналогичного тому, как Земля вращается вокруг Солнца. Это явление известно как «орбитальный эффект Холла», говорит Роланд Каваками, соавтор исследования и профессор физики Университета штата Огайо.

Теоретики предсказывали, что при использовании легких переходных металлов — материалов, обладающих слабыми спиновыми холловскими токами, — магнитные токи, порождаемые орбитальным эффектом Холла, будет легче обнаружить, протекая рядом с ними. До сих пор прямое обнаружение такого явления было проблематичным, но в исследовании, проведенном под руководством аспиранта-физика Игоря Лялина и опубликованном сегодня в журнале Physical Review Letters, продемонстрирован метод наблюдения этого эффекта.

На протяжении десятилетий постоянно обнаруживались различные эффекты Холла, — сказал Каваками.

Но идея этих орбитальных токов является совершенно новой. Сложность заключается в том, что они смешаны со спиновыми токами в обычных тяжелых металлах, и их трудно отличить друг от друга.

Вместо этого команда Каваками продемонстрировала орбитальный эффект Холла, отражая поляризованный свет, в данном случае лазерный, на различные тонкие пленки легкого металла хрома, чтобы исследовать атомы металла на предмет потенциального накопления орбитального углового момента. После почти года кропотливых измерений исследователям удалось обнаружить четкий магнитооптический сигнал, свидетельствующий о том, что электроны, собранные на одном конце пленки, проявляют сильные орбитальные свойства эффекта Холла.

По словам Каваками, это успешное обнаружение может иметь огромные последствия для будущих приложений спинтроники.

Концепция спинтроники существует уже около 25 лет, и хотя она очень хорошо зарекомендовала себя в различных приложениях, связанных с памятью, сейчас люди пытаются пойти дальше, — сказал он.

Сейчас одной из главных целей в этой области является снижение количества потребляемой энергии, поскольку это является ограничивающим фактором для повышения производительности.

Снижение общего количества энергии, необходимого для эффективной работы будущих магнитных материалов, потенциально может позволить снизить энергопотребление, повысить скорость и надежность, а также увеличить срок службы технологии. По словам Каваками, использование орбитальных токов вместо спиновых может сэкономить время и деньги в долгосрочной перспективе.

Отмечая, что данное исследование открывает возможность узнать больше о том, как эти странные физические явления возникают в других видах металлов, исследователи заявляют, что они хотят продолжить изучение сложной связи между спиновыми и орбитальными эффектами Холла.

13.10.2023


Подписаться в Telegram



Хайтек

Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий

Когда речь заходит о сверхпроводящих куби...

Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов
Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов

Исследователи из Калифорнийского универси...

PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути
PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути

Исследователи из Принстона применили спле...

Детекторы космических лучей для TAIGA- Muon запустят в серию в ТПУ
Детекторы космических лучей для TAIGA- Muon запустят в серию в ТПУ

Ученые из Томского политехнического униве...

Physical Review Letters: Открыт материал с большим невзаимным поглощением света
Physical Review Letters: Открыт материал с большим невзаимным поглощением света

В основе глобальной интернет-связи лежит оптич...

Applied Surface Science: Открыт путь к мемристорам нового поколения
Applied Surface Science: Открыт путь к мемристорам нового поколения

Мемристорные устройства представляют собой кат...

Frontiers of Optoelectronics: Прогресс в области двумерных полупроводников
Frontiers of Optoelectronics: Прогресс в области двумерных полупроводников

Замещающее легирование чужеродными элементами ...

Angewandte Chemie: Ученые объяснили, почему металлы превращаются в стекло
Angewandte Chemie: Ученые объяснили, почему металлы превращаются в стекло

Если проникнуть глубоко-глубоко под повер...

Создан катализатор для преобразования нитратного загрязнения в аммиак
Создан катализатор для преобразования нитратного загрязнения в аммиак

Загрязнения, извергаемые бурно развивающейся м...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Транзисторы на основе бальзового дерева усилят позиции зеленой электроники
Транзисторы на основе бальзового дерева усилят позиции зеленой электроники
Наноразмерное покрытие ускоряет работу катализаторов на основе наночастиц золота
Наноразмерное покрытие ускоряет работу катализаторов на основе наночастиц золота
Scientific Reports: ИИ показал больший творческий потенциал, чем человек
Scientific Reports: ИИ показал больший творческий потенциал, чем человек
Ecology: Японские медведи в поисках пищи разоряют лесопосадки
Ecology: Японские медведи в поисках пищи разоряют лесопосадки
NSMBio: Исследование проливает свет на истоки неврологических заболеваний
NSMBio: Исследование проливает свет на истоки неврологических заболеваний
British Journal of Anaesthesia: Ученые выявили ошибку в работе пульсоксиметров
British Journal of Anaesthesia: Ученые выявили ошибку в работе пульсоксиметров
FEARC: Археологи используют фундук для реконструкции древних лесных массивов
FEARC: Археологи используют фундук для реконструкции древних лесных массивов
PRL: Ученые продвинулись в управляемом ускорении электронов в микромасштабе
PRL: Ученые продвинулись в управляемом ускорении электронов в микромасштабе
Лесовосстановления недостаточно для возмещения углерода от заготовки древесины
Лесовосстановления недостаточно для возмещения углерода от заготовки древесины
Blood: Создана новая стратегия поиска и уничтожения стволовых клеток лейкемии
Blood: Создана новая стратегия поиска и уничтожения стволовых клеток лейкемии
PNAS Nexus: Хоть горшком назовите, только учитывайте культурные различия
PNAS Nexus: Хоть горшком назовите, только учитывайте культурные различия
Nature Comm: Ошибка Пифагора вынуждает пересмотреть принципы создания музыки
Nature Comm: Ошибка Пифагора вынуждает пересмотреть принципы создания музыки
Открыт антивозрастной эффект витамина D и рецептора в средней кишке дрозофилы
Открыт антивозрастной эффект витамина D и рецептора в средней кишке дрозофилы
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий
Journal of the American Heart Association: Сидячий образ жизни приближает смерть
Journal of the American Heart Association: Сидячий образ жизни приближает смерть

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса