Они используют возможность, предлагаемую полупроводниками, чтобы легко электрически манипулировать и обнаруживать свои электронные зарядовые состояния, представляющие «нули» и «единицы». Обратной стороной является то, что слабые возмущения, такие как примеси, изменение температуры или излучение, могут привести к неконтролируемому перераспределению заряда и, как следствие, к потере данных. Спиновые устройства работают по совершенно другому принципу.
В некоторых материалах, таких как железо, электронные спины создают магнетизм, и положение северного и южного полюсов магнита можно использовать для хранения нулей и единиц. Эта технология лежит в основе приложений памяти, начиная от килобайтных карт с магнитной полосой и заканчивая терабайтными жесткими дисками компьютера. Поскольку они основаны на вращении, устройства намного более устойчивы к возмущениям заряда. Однако недостатком нынешних магнитных запоминающих устройств является то, что для того, чтобы поменять местами северный и южный полюса магнита, т. Е. Перевернуть ноль в единицу или наоборот, магнитный бит должен быть соединен с электромагнитом или с другим постоянным магнит.
Если вместо этого можно было бы переключать полюса с помощью электрического сигнала без использования другого магнита, можно было бы предусмотреть новое поколение памяти, сочетающее в себе достоинства как зарядных, так и спиновых устройств.Чтобы потрясти магнит электрически, не задействуя электромагнит или другой постоянный магнит, нужно выйти за рамки классической физики и войти в релятивистскую квантовую механику. Теория относительности Эйнштейна позволяет электронам, находящимся под действием электрического тока, упорядочивать свои спины так, чтобы они становились магнитными. Исследователи взяли постоянный магнит GaMnAs и, применив электрический ток внутри постоянного магнита, создали новое внутреннее магнитное облако, которое могло манипулировать окружающим постоянным магнитом.
Работа опубликована в журнале Nature Nanotechnology 2 марта 2014 г.Наблюдаемое явление тесно связано с релятивистским внутренним спиновым эффектом Холла, который Йорг Вундерлих, Хайро Синова и Томас Юнгвирт обнаружили в 2004 году после предсказания Синовы и его сотрудников в 2003 году. С тех пор он стал демонстрацией того, как электрические токи могут намагничивать любой материал. «Десять лет назад мы предсказали и обнаружили, как электрические токи могут генерировать чистые спиновые токи через внутреннюю структуру материалов.
Теперь мы показали, как этот эффект можно обратить вспять, чтобы управлять магнитами с помощью индуцированной током поляризации. Эти новые явления являются основными. тема исследования сегодня, поскольку они могут привести к новому поколению устройств памяти. Помимо нашего продолжающегося сотрудничества, это направление исследований очень хорошо сочетается с текущими экспериментальными исследованиями здесь, в Майнце.
Быть частью этого ведущего в мире исследования и работать с превосходными коллеги — это огромная привилегия, и я с нетерпением жду будущего », — говорит профессор Джайро Синова.