Учёные научились «видеть» магнитные состояния в антиферромагнетиках с помощью света

Исследователи из Университета Делавэра разработали оптический метод для детектирования магнитного состояния антиферромагнетиков — материалов, перспективных для создания сверхбыстрой и компактной электроники будущего.

В отличие от обычных ферромагнетиков, в антиферромагнетиках спины соседних атомов направлены в противоположные стороны, что сводит общий магнитный момент к нулю. Это позволяет размещать элементы памяти очень плотно и переключать их триллионы раз в секунду. Однако отсутствие чистого магнетизма до сих пор делало невозможным «прочтение» состояния такого материала.

Команда под руководством профессора Читралимы Чакраборти решила эту проблему, нанеся на поверхность антиферромагнетика атомарно тонкий светоизлучающий полупроводник. Кристаллические дефекты в этом слое выступают в роли сенсоров.

«Когда вы приближаете дефекты к антиферромагнетику, их энергетические уровни смещаются, что меняет излучаемый свет», — пояснил первый автор работы, докторант Мухаммад Хасан Шейх. — «По этим изменениям света мы можем определить, как выровнен магнит и какова сила локального поля».

Учёным пришлось провести масштабную работу, чтобы отделить изменения в излучении, вызванные магнитным полем, от влияния других факторов, например, температуры.

Сейчас команда работает над патентованием технологии, которая открывает путь к фундаментальным исследованиям поверхностей антиферромагнетиков. Следующая цель — научиться активно управлять магнитными состояниями этих материалов, что является ключевым шагом для создания практических устройств.

«Для магнитной памяти нужно и детектировать состояние, и эффективно им управлять. Для антиферромагнетиков оба аспекта были труднодостижимы, — отметила Читралима Чакраборти. — Теперь мы решили проблему детектирования, но следующий шаг — выяснить, как переключать состояния без приложения больших внешних магнитных полей. Это наша текущая задача».

ИИ: Это важный прорыв в области спинтроники. Умение «считывать» информацию с антиферромагнетиков без разрушительного вмешательства приближает нас к созданию энергоэффективной вычислительной техники следующего поколения и квантовых устройств.