Современные вычисления основаны на точном контроле электрических зарядов, которые перемещаются от компонента к компоненту по лабиринтным каналам в полупроводниках. Спинтроника может изменить это, касаясь спина электронов, который можно рассматривать как имеющий ориентацию «вверх» или «вниз», а не их заряд.
Поиск способа напрямую контролировать это свойство увеличения или уменьшения, которое аналогично хранящимся в магнитном поле нулям или единицам в данных жесткого диска компьютера, исключило бы необходимость протекания электрического заряда в компьютерных микросхемах. Такие устройства, как ноутбуки и смартфоны, будут потреблять меньше энергии от батареи и не будут сильно нагреваться во время использования, а также смогут быстрее получать доступ к данным.
Но движение этого магнитного спинового тока было измерено только косвенно, пока команда под руководством SLAC не нашла способ непосредственно наблюдать его с помощью рентгеновских лучей. Их работы, представленные на обложке Августа.
28 издание Physical Review Letters может оказаться полезным при выборе материалов для улучшения характеристик спинтроники.
«Это действительно магнитная игла в стоге сена», — сказал Хендрик Олдаг, научный сотрудник Стэнфордского источника синхротронного излучения SLAC, который участвовал в исследовании.
SSRL — это пользовательский объект Управления науки Министерства энергетики США. Исследовательская группа, в которую вошли исследователи из промышленности, создала испытательное устройство спинтроники, которое пропускает спиновой ток от магнитного материала на основе кобальта через медь, немагнитный материал.
«Что мы действительно не знали, так это то, как эта намагниченность перетекала от одного материала к другому, — сказал Олдаг, — и это то, что мы увидели впервые."
По словам Олдага, простое наблюдение за этим связанным со спином током в медном материале было важным достижением, но исследователи также обнаружили, что ток теряет более половины своей магнитной силы спина при переходе от магнитного материала к немагнитному.
«Мы видим, что большая часть намагниченности теряется здесь, на границе раздела между двумя материалами», — добавил Рупали Кукрежа, ведущий автор статьи и аспирант Стэнфордского университета во время проведения экспериментов. "Это было" о, вау!момент, потому что никто не подозревал об этом. Атомы меди на границе раздела почти магнитны, и именно здесь вы действительно теряете спиновые свойства этого тока. Роль этого интерфейса раньше не была ясна."
По словам Олдага, чтобы сделать устройства спинтроники более эффективными для коммерческих приложений, исследователям необходимо ограничить потерю спинового тока на границе раздела материалов.
Чтобы изолировать свойство магнитного спина при переходе от магнита к меди, исследователи работали с физиками-ускорителями и специалистами по детекторам в SLAC, чтобы настроить специализированный микроскоп и детекторную систему в SSRL.
Он мог улавливать магнитный сигнал, генерируемый всего 50 атомами.
Олдаг сказал, что в будущих экспериментах могут использоваться материалы, которые более перспективны для реальных устройств спинтроники. «Мы можем исследовать различные материалы и интерфейсы, которые имеют разное качество и шероховатость», — сказал он.