Физики впервые продемонстрировали передачу данных по алмазному «проводу»: электроны в нем не двигались, как в традиционных проводниках, а передавали спин подобно болельщикам на стадионе, которые запускают «волну».
Редакция ПМ

Использование магнитно-резонансной силовой микроскопии для изучения динамики изменения спиновых состояний в алмазном нанопроводе

Спин может быть использован для обмена данными в вычислительных схемах. Разработкой спинтроники — «спиновой электроники», которая сделает компьютеры быстрее и мощнее, чем сегодня — занимаются исследователи по всему миру. Новый эксперимент, проведенный в Университете штата Огайо (США), показал, что алмазы лучше передают спин, чем большинство металлов, в которых ученые наблюдали данный эффект.

Алмазы открывают много интересных перспектив в области спинтроники благодаря своим физическим, химическим и механическим свойствам. «Провода», изготовленные из алмазов, не так уж и дороги, если использовать синтетические, а не природные образцы.

Используя метод магнитно-резонансной силовой микроскопии (MRFM), ученые заметили, что спиновое состояние электронов по длине алмазного «провода» изменяется по определенной схеме, позволяя определить состояние в его начале, зная спин электронов в конце. Благодаря этому эффекту алмаз можно использовать в качестве компонента вычислительных схем.

Чтобы алмаз смог передавать спин, он должен содержать примеси — один атом азота на три миллиона атомов углерода. Поместив в магнитно-резонансный силовой микроскоп (устройство, объединяющее принципы магнитно-резонансной томографии и атомно-силовой микроскопии) крошечный алмазный провод длиной 4 мкм и толщиной 200 нм, исследователи делали «снимки» его отрезков длиной 15 нм (поперечных слоев толщиной около 50 атомов) с помощью высокочувствительного кантилевера с магнитом на конце, который реагировал на изменение спина.

Сюпризом для ученых стало то, что период смены спиновых состояний был вдвое больше ближе к концу «провода», чем у его середины. Логично было бы предположить, что спиновое состояние будет меняться с одинаковой скоростью по всему алмазу, но спин одного направления с краю сохранялся около 30 миллисекунд, а в центре — всего 15 мс. Исследователи предположили, что спиновое состояние может «перетекать» не в одном направлении, подобно электронам, создающим электрический ток, а в двух направлениях одновременно. Если это действительно так, физикам придется пересмотреть свое понимание спина и способы его измерения на макроуровне.

Столь точные измерения спиновых состояний вдоль крошечного «провода» были проведены впервые. Они позволили изучить динамику изменения спиновых состояний. Согласитесь, знать, что в каждый момент времени на стадионе стоит приблизительно четверть болельщиков и воочию наблюдать создаваемую ими «волну» — это не одно и то же.

В ходе эксперимента образец потребовалось охладить до 4,2 К, чтобы «успокоить» частицы и позволить чувствительному детектору «увидеть» их спин. Прежде чем удастся воспроизвести подобный эффект при комнатной температуре, ученым предстоит проделать немало работы.

По сообщению PhysOrg

Понравилась статья?
Самые интересные новости из мира науки: свежие открытия, фотографии и невероятные факты у вас на почте.
Спасибо.
Мы отправили на ваш email письмо с подтверждением.