Российские физики обосновали существование «неметаллических» полуметаллов

Новости

Физики из Института теоретической и прикладной электродинамики (ИТПЭ) РАН, подведомственного ФАНО России, совместно с МФТИ теоретически обосновали существование нового класса материалов - спин-долинных полуметаллов, которые можно будет применять во вживляемой электронике, устройствах на основе графена и нанотрубок.

Исследование опубликовано в Physical Review Letters.

Новый механизм позволяет в перспективе получить по-настоящему «неметаллические» полуметаллы без атомов переходных металлов вроде никеля, марганца или лантана. Сами исследователи используют термин «спин-долинная электроника» для одной из возможных альтернатив традиционной электронике.

По мнению ученых, электроника подошла к пределу своих возможностей, и сегодня исследователи рассматривают иные подходы вроде спинтроники, опирающейся на наличие у электрона спина. Спинтроника уже используется на практике. Например, с ее помощью специалисты повысили емкость жестких дисков, применив более чувствительные датчики магнитного поля для считывания информации.

Один из перспективных типов материалов для спинтроники - полуметаллы, сначала предсказанные физиками при помощи компьютерного моделирования, а потом обнаруженные экспериментальным путем. В отличие от металла полуметалл проводит ток только электронами с заданным спином. Например, со спином вверх, а электроны со спином вниз имеют слишком большую энергию и в переносе заряда принять участия не могут. Благодаря этому электрический ток автоматически переносит через полуметалл спин, то есть является еще и спиновым током.

Получать «неметаллические» полуметаллы физики предлагают из особого класса токонепроводящих материалов, так называемых диэлектриков с волной зарядовой или спиновой плотности. Такими волнами называют периодически расположенные в материале микроскопические участки с ненулевым средним зарядом/спином. Для того чтобы материал с волной плотности стал полуметаллом, его необходимо подвергнуть специальной обработке.

«Физическая модель, в которой мы обнаружили наличие полуметаллической спин-долинной фазы, известна уже несколько десятилетий. Это подтверждает тезис о неисчерпаемости электрона наравне с атомом. Теперь дело за экспериментаторами. Веществ, которые хорошо описываются рассмотренной нами моделью, известно достаточно много. Поэтому я убежден, что предсказанная нами фаза будет в конце концов обнаружена либо в уже существующих соединениях, либо в материалах, которые будут синтезированы в будущем», - отметил один из соавторов работы, главный научный сотрудник ИТПЭ РАН Климент Кугель.

Источник: indicator

Дата публикации: 14.09.2017 17:42
Дата последнего изменения: 14.09.2017 17:42