Результат эксперимента опрокинул представления о спиновых токах

Молодой сотрудник Аргоннской Национальной Лаборатории, Стивен Ву (Stephen Wu) сделал важное и неожиданное открытие. Он установил, что для получения спинового тока в изоляторах не нужен магнитный материал. Этот факт может иметь далекоидущие последствия для развития отрасли спинтроники.

До сих пор, для того, чтобы генерировать спиновый ток, ученые обычно фиксировали электроны в решетке изолирующего ферромагнетика, например иттрий-железного граната (yttrium iron garnet, YIG). Создавая градиент температур в этом материале, они заставляли спины «двигаться» через решетку без физического перемещения электронов. Носителями тока выступали спиновые возмущения — так называемые магноны.

Ву распространил эксперименты со спиновыми токами на новые материалы. Используя разработанную им технику, он делал устройства в тысячу раз меньше типичных экспериментальных систем. Это позволило лучше контролировать тепло и создавать более резкие температурные градиенты, что и стало ключом к его открытию.

Работая со слоем ферромагнитного YIG на подложке парамагнитного гадолиний-галлиевого граната (gadolinium gallium garnet, GGG) Ву не ожидал получения тока — в парамагнетике спины неупорядочены и не генерируют магнитного поля, а следовательно и магнонов. Однако, к его удивлению, спиновый ток в GGG возник и даже был больше, чем в YIG. «Спины в системе не общались между собой, но мы все же нашли измеримый спиновый ток, — вспоминает Ву. — Этого эффекта не должно было быть вообще».

Никто не понимает, почему это происходит — теорию, в которой носителями спина, возможно, являются не магноны, а совсем другие объекты, еще только предстоит разработать.

«Мы всего лишь свергли ферромагнетизм с его пьедестала, — заявил Ву. — В спинтронном устройстве не обязательно использовать ферромагнетик. Парамагнитный металл или парамагнитный изолятор обеспечит тот же эффект».

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365