Просмотр по

Прогресс в спинтронике приближает квантовые устройства к реальности

Прогресс в спинтронике приближает квантовые устройства к реальности

Электронные технологии, которые используют спин или намагниченность атомных ядер, обещают огромный выигрыш в производительности и экономичности по сравнению с современными устройствами, базирующимися на переносе зарядов.

О значительном успехе на пути к реализации ядерных спинтронных технологий сообщили в номере Physical Review Letters за 17 июня ученые Института молекулярных технологий Чикагского университета. Они научились управляемым образом выстраивать ядерные спины при комнатной температуре и использовали для этого удобный, практичный и недорогой полупроводник — карбид кремния (SiC).

Магнитный момент ядра атома примерно в 1000 раз меньше, чем электрона. Из-за этого столкновения с находящимися в тепловом движении атомами и электронами легко изменяют ориентацию ядерных спинов. Для внесения хотя бы минимальной упорядоченности обычно требуются экстремальные условия эксперимента, такие как интенсивные магнитные поля и охлаждение ниже 150°C. При этом, например, в установках для визуализации методом ЯМР выравниваются только от одного до десяти спинов из миллиона.

При помощи новой техники профессору Авшалому (David Awschalom) и его исследовательской группе удавалось синхронизировать свыше 99% спинов определенных ядер атомов карбида кремния. Особенно важно, что новый метод работает при комнатных температурах — ученые использовали для «охлаждения» свет.

Сами по себе ядра не взаимодействуют со светом, поэтому ученые воздействовали на дефекты кристаллов SiC, так называемые цветовые центры. Электронные спины в цветовых центрах легко оптически охлаждаются и выравниваются, и этот порядок переносится на близлежащие ядра атомов. Чтобы достичь того же уровня упорядоченности без оптического охлаждения, ученым пришлось бы довести температуру карбида кремния до пяти миллионных градуса выше абсолютного нуля.

Возможность выравнивания спинов при комнатной температуре существенно улучшает шансы создания в скором времени практичных спинтронных устройств Этому также способствует то, что карбид кремния широко применяется в оптоэлектронике и мощной электронике, а следовательно технологии его выращивания и обработки давно отлажены.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *