Физики из США реализовали транспорт спина в аморфных неупорядоченных магнетиках-изоляторах. Как утверждают ученые, это первая работа, объясняющая механизм распространения магнонов в аморфных изоляторах. При этом длина распространения спинового сигнала превышает сотню микрометров, что является более чем достаточным расстоянием для электроники. Соответствующая статья опубликована в журнале Nature Physics.

На сегодняшний день ученые активно ищут замену обычной электронике. Одним из перспективных направлений является спинтроника — направление, в котором информация передается не с помощью непосредственно электронов, а с помощью спина. Потенциально такой подход позволяет выполнять операции быстрее, а также значительно повысить энергоэффективность устройств. Но для создания спинтронных устройств необходимо подобрать материалы, которые одновременно будут относительно простыми в использовании и в то же время будут иметь все необходимые свойства для их применения в новой электронике.

В своей работе ученые исследовали свойства аморфного состояния железо-иттриевого граната. В этом веществе присутствует ближний антиферромагнитный порядок, но отсутствует дальний. Для проведения эксперимента ученые использовали следующую установку: на подложке из Si-N был расположен гранат, который служил проводником для магнонов между двумя полосками из платины. Магноны возбуждались с помощью спинового эффекта Холла на одной полоске платины и детектировались с помощью обратного спинового эффекта Холла на противоположной.

Ученые предполагали, что перенос спина происходит именно за счет сильного локального взаимодействия, в то время как долгоживущие колебания не вносят большого вклада, что подтвердилось в ходе эксперимента. Также физики считают, что перенос спина происходит аналогично переносу тепла в стеклообразных системах, где также отсутствует дальний порядок. При этом они ссылаются на ряд работ, в которых было показано, что, несмотря на «беспорядок», колебания, возникающие за счет локального взаимодействия, могут вносить большой вклад в теплопроводность системы.

Ученые подчеркивают, что длина распространения магнонов в аморфном железо-иттриевом гранате достаточна для использования этого материала в электронике. Кроме того он хорошо сочетается с уже существующими материалами как в процессе эксплуатации так и в производстве.

Автор: Александр Чепилко