Наука

Спинотроника

 

   Термин "спинтроника" впервые был использован несколько лет назад, но сейчас уже прочно вошел в научную литературу. Многие ученые занимаются в настоящее время разработкой технологии использования информации, заключенной в ориентации электронных спинов по отношению к выделенному направлению.

   Современная электроника, как известно, использует только одну характеристику электронов проводимости - электрический заряд. В последние годы активно исследуются свойства так называемых спиновых вентилей. Среди недавних научных достижений следует отметить сближение областей спиновой и зарождающейся у нас на глазах молекулярной электроники.

   Так, в Соединенных Штатах ученым впервые удалось осуществить переориентацию спинов электронов при протекании тока через одну молекулу, а голландские исследователи зафиксировали изменение полярности напряжения, возникающего на выходе такого вентиля, в зависимости от спиновой поляризации электронов проводимости.

   Главное преимущество спинтронных усройств перед современными электронными приборами состоит в том, что в них появляется дополнительная возможность управления величиной сопротивления проводника (например, помещая его слой между двумя ферромагнитными электродами).

   При параллельно намагниченных электродах (например, в отсутствие внешнего магнитного поля) текущий через устройство ток будет поляризованным по спину. При перемагничивании одного из электродов в противоположном направлении поляризация тока нарушается и такая ситуация сохраняется до тех пор, пока величина поля не достигнет величины, при которой перемагнитится и второй электрод. Тогда будет восстановлена параллельная ориентация магнитных моментов электродов.

   Исследователи из американской Bell Labs под руководством Хендрика Шёна (Hendrik Schn) установили, что при протекании через спиновый вентиль, где проводником служит одна молекула 1,2-дитиолата бензола, ток может быть поляризован. Сила тока через образец при параллельной ориентации векторов намагниченности никелевых электродов, между которыми была помещена органическая молекула, оказалась в два раза выше, чем при антипараллельной ориентации магнитных моментов электродов.

   Группа под руководством Барта Ван-Вееса (Bart van Wees) из голланского Гронингенского университета измеряла напряжение поперек тока на вентиле, состоящем из алюминиевого проводника, зажатого между кобальтовыми электродами. Было обнаружено, что с изменением взаимной ориентации магнитных моментов электродов меняется и полярность напряжения. То есть полярность напряжения зависит от поляризации электронов. Этот эффект наблюдался и ранее, но в исследовании Ван-Вееса размеры прибора были намного меньше, чем в эксперименте 1995 года, что позволило получить достаточно высокий уровень сигнала. В результате стало возможным говорить об изменении полярности выходного напряжения.

   Оба эти эксперимента для достижения максимального эффекта были проведены при температурах, близких к гелиевым (несколько кельвин), но явления, описанные в научных работах американских и голландских физиков, можно наблюдать даже при комнатной температуре.