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

В ПИШ КАИ создали «мост» к цифровому двойнику композитных преформ
В ПИШ КАИ создали «мост» к цифровому двойнику композитных преформ

Образовательное пространство Технологическое м...

Physical Review Letters: Ученые описали альтернативный магнетизм
Physical Review Letters: Ученые описали альтернативный магнетизм

Магнитные материалы традиционно классифицируют...

Nature: Международная группа ученых решает сложную физическую задачу
Nature: Международная группа ученых решает сложную физическую задачу

Сильно взаимодействующие системы играют важную...

В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом

С помощью большой языковой модели инженеры Мас...

Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах

Исследовательская группа, работающая в UN...

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...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Nature: Поражение лёгких при COVID долго не проходит из-за реакции иммунитета
Nature: Поражение лёгких при COVID долго не проходит из-за реакции иммунитета
JACS: Ученые выяснили, как повысить эффективность фотокатализа
JACS: Ученые выяснили, как повысить эффективность фотокатализа
В ПИШ КАИ создали «мост» к цифровому двойнику композитных преформ
В ПИШ КАИ создали «мост» к цифровому двойнику композитных преформ
Nature Energy: Создана мембрана для удаления CO2, работающая на влажности
Nature Energy: Создана мембрана для удаления CO2, работающая на влажности
Nature Communications: Доказана перспективность универсальной вакцины от гриппа
Nature Communications: Доказана перспективность универсальной вакцины от гриппа
PRC: Ядерная структура титана-48 меняется при наблюдении с разного расстояния
PRC: Ядерная структура титана-48 меняется при наблюдении с разного расстояния
PRSBBS: Несколько видов муравьев выработали одинаковые отношения с деревьями
PRSBBS: Несколько видов муравьев выработали одинаковые отношения с деревьями
Кристаллографы СПбГУ раскрыли структуру минерала, открытого более 70 лет назад
Кристаллографы СПбГУ раскрыли структуру минерала, открытого более 70 лет назад
В МТУСИ разработали систему отслеживания модели человека во время фитнеса
В МТУСИ разработали систему отслеживания модели человека во время фитнеса
Студенты СевГУ предложили способ найти сбежавшую собаку при помощи спутника
Студенты СевГУ предложили способ найти сбежавшую собаку при помощи спутника
Учёные КФУ разработали новые материалы для металл-ионных аккумуляторов
Учёные КФУ разработали новые материалы для металл-ионных аккумуляторов
Московский Политех открывает «Книгу будущего» для развития инновационных изданий
Московский Политех открывает «Книгу будущего» для развития инновационных изданий
Эффективность светодиодов для дополненной реальности выросла вдвое
Эффективность светодиодов для дополненной реальности выросла вдвое
Advanced Materials: Гидрогелевое средство контрацепции сможет лечить эндометриоз
Advanced Materials: Гидрогелевое средство контрацепции сможет лечить эндометриоз
Nature Physics: Новый коллайдер стал ближе с технологией маршалинга мюонов
Nature Physics: Новый коллайдер стал ближе с технологией маршалинга мюонов

Новости компаний, релизы

Московский вуз готовит профессионалов для защиты учебных заведений
Ведущие игроки агрорынка представят новинки на «Дне поля» в Агробиотехнопарке Казанского ГАУ
Московский Политех и ведущие российские компании запускают 79 практико-ориентированных образовательных программ
Студенты Университета МИСИС выиграли 2.8 млн рублей в хакатоне «Лидеры цифровой трансформации»
U-NOVUS 2024: технологическое развитие России немыслимо без университетов и инвестиций бизнеса в техпред