Одним из замечательных свойств углеродных нанотрубок является большая длина релаксации спина, что объясняется слабым спин-орбитальным взаимодействием и большой скоростью носителей (108см/с) в них. Солидный коллектив авторов из Univ. Cambridge (Великобритания) и других исследовательских центров (Франции, Аргентины, Испании, США) предложил использовать это свойство нанотрубок для считывания и передачи спиновой информации.

Изготовленная структура формально является одним из вариантов структур с гигантским магнетосопротивлением (GMR) типа спинового клапана (spin-valve). Многостенная углеродная нанотрубка (MWCNT), обладающая металлической проводимостью) соединяет два электрода из манганита La_0.7Sr_0.3MnO₃ (LSMO) (рис. 1). Длина промежутка составляет 1.5мкм.

Достоинством LSMO является то, что при низкой температуре он обладает почти 100% спиновой поляризацией тока, в то время как для металлических ферромагнетиков эта величина меньше 40%. Если оба контакта намагничены одинаково, то электроны из одного контакта свободно перетекают в другой по нанотрубке. Если намагниченность противоположна, то другой контакт их в себя не допускает из-за того, что электроны с противоположной спиновой поляризацией имеют слишком высокую энергию в нем. В этом и состоит работа спинового клапана.

Рис. 1. Углеродная нанотрубка, контактирующая с двумя электродами из La_0.7Sr_0.3MnO₃ (LSMO).

При температуре 5К достигнута величина магнетосопротивления 65% и большой выходной сигнал 65мВ. При такой температуре оценки дают длину релаксации спина в нанотрубке 50мкм.

В этом устройстве продемонстрирована возможность счи-тывания спиновой информации и передачи ее на довольно большие расстояния. В обычных металлических GMR структурах между двумя магнетиками тоже помещают немагнитный материал, но он имеет толщину всего несколько десятков ангстрем. Авторы отмечают большую роль туннельного барьера, который возникает естественным образом на контакте нанотрубки с металлом.

Напомним, что именно в металлических GMR структурах с туннельным барьером достигнуты высокие величины магнетосопротивления в несколько десятков процентов даже при комнатной температуре, в наноконтактах достигнуто и 3000%. К сожалению, GMR эффект в представленной структуре совсем пропадает при температурах выше 120К.

По-видимому, главным в работе все-таки является демонстрация возможности не только считывания, но и передачи спиновой информации на большие расстояния в масштабах схем с нанометровыми элементами. Это открывает пути создания совершенно другой архитектуры устройств магнитной (спиновой) памяти.

В.Вьюрков