Физики нашли объяснение странных магнитных явлений, возникающих на границе двух полупроводниковых материалов
Это явление, которое было впервые обнаружено в 2004 году, оставалось
загадкой для ученых, и вот совсем недавно исследователи из Университета
штата Огайо нашли теоретическое объяснение всем возникающим эффектам,
которые могут использоваться в будущем для создания новых электронных
материалов, схемы из которых могут обеспечить одновременно хранение и
обработку цифровых данных.
Производя вычисления математических моделей, в которых были учтены все
известные свойства обоих материалов, группа ученых, возглавляемая
профессором Мохит Рэндерия (Mohit Randeria), натолкнулась на объяснение
нелепого с научной точки зрения факта - контакт двух немагнитных
материалов приводит к возникновению экзотических эффектов, в корне
меняющих свойства этих материалов. "Мы берем два материала, которые в
нормальном виде не проводят электрический ток и не являются магнитными
материалами. Сложив их вместе, мы наблюдаем потрясающий эффект - через
многослойный материал начинает течь электрический ток и на границе
материалов наблюдаются интересные магнитные эффекты" - рассказывает
профессор Рэндерия, - "Это весьма напоминает то, как слой масла между
двумя кусками хлеба коренным образом изменяет вкус всего бутерброда в
целом".
Основой возникновения магнитных эффектов, согласно ученым, являются так
называемые "локальные магнитные моменты", которые не проявляются в
нормальном состоянии двух материалов. Если не вдаваться в подробности
физических и математических "дебрей", можно сказать, что эти магнитные
моменты, которые можно условно принять за элементарные частицы
магнетизма, начинают взаимодействовать с электронами материалов и
выстраиваются в необычном спиралевидном порядке, который и является
причиной изменения свойств материалов. А те, кто хочет узнать об этом
более подробно, могут ознакомиться с материалами, опубликованными
учеными на страницах онлайн-издания Nature Physics.
Если объяснения происходящих явлений, предложенные учеными, окажутся
верными, то их использование может привести к разработке новых цифровых
устройств, которые используют в своих интересах эффекты, происходящие в
зоне контакта двух материалов. Теоретически, такие устройства,
обладающие одновременно полупроводниковыми электрическими свойствами и
магнитными свойствами, могут стать основой новых чипов, совмещающих в
рамках одной структуры вычислительные блоки, с помощью которых ведется
обработка информации, с блоками хранения информации.
"Имея в наличии возможность управления проводимостью и магнетизмом
одного и того же материала, мы можем объединить компьютерную память с
одновременной обработкой данных. Благодаря такому симбиозу станет
возможной реализация совершенно новых принципов построения
вычислительных систем, создание которых считается невозможным на
сегодняшний день" - объясняет профессор Рэндерия.
Но, как и в большинстве подобных случаев, до практического использования
данного открытия еще очень и очень далеко. Прежде чем начинать думать о
практических применениях, ученым требуется добиться повторяемости и
стабильности возникающих эффектов, а это можно сделать только
совместными усилиями. Поэтому исследователи надеются, что к их работе
подключатся и другие группы ученых, которые проведут дополнительные
эксперименты, которые позволят узнать больше о явления на границах двух
материалов.
