Хиральные ферромагнетики почти готовы для практического внедрения

Магнитное явление, переоткрытое исследователями Массачусетского технологического института, может привести к появлению более емких, быстродействующих и экономичных чипов для хранения данных и вычислений. Впервые об этом эффекте сообщалось несколько лет назад, но тогда он остался необъясненным. Полученные с тех пор новые результаты позволили преодолеть ряд, казалось бы, фундаментальных ограничений, и создать основы принципиально нового подхода к конструированию магнитных материалов.

В нормальных условиях, под действием тока домены в ферромагнетике выстраиваются вдоль поверхности в том же направлении, в каком двигаются электроны. Однако, при определенных обстоятельствах, в частности, если ферромагнитная пленка (со слоем оксида на ней) нанесена на платиновую основу, домены ориентируются в противоположном току направлении — исследователи описывают это как движение против ветра. Еще больше запутывает ситуацию то, что в идентичных условиях, только при замене платины на другой, также немагнитный метал, тантал, магнитные домены движутся в нормальном направлении.

«Очень немногие природные системы (в том числе молекулы ДНК) имеют предпочтительное направление вращения — хиральность (киральность)», — комментирует открытие главный автор статьи в Nature Materials, адьюнкт-профессор материаловедения MIT Джеффри Бич (Geoffrey Beach). Некоторые магнитные материалы также демонстрируют это свойство, но только в очень экзотических структурах — в сверхчистых кристаллах, охлаждаемых почти до абсолютного нуля. В новом эффекте, напротив, подобная асимметрия наблюдается при комнатной и более высокой температурах, в устройствах, которые идеально подходят для интеграции в электронные схемы.

В новых ферромагнитных «сэндвичах» сила, двигающая магнитные домены, в 100 раз больше, чем в традиционных системах ферромагнитной записи. А поскольку энергия определяется второй степенью силы, такая система получится в 10 тыс. раз более эффективной, чем позволяют современные технологии.

Как отмечает Бич, интересный только физикам хиральный эффект внезапно приобрел практическую актуальность. Совместимость с существующими производственными технологиями означает, что реальные продукты — от усовершенствованной оперативной памяти до новых жестких дисков и USB-накопителей появятся очень скоро, может даже уже через пару лет.