Antiferromagneter er velegnede til dissipationsfri nanoelektronik, i strid med nuværende teorier

Nogle gange giver kombinationer af forskellige ting effekter, som ingen forventer, som når der dukker helt nye egenskaber op, som de to kombinerede dele ikke har alene. Dr. Libor Šmejkal fra Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) fandt sådan en uventet egenskab:Han kombinerede antiferromagnetiske stoffer med ikke-magnetiske atomer og fandt ud af, at i strid med den nuværende doktrin, der opstår en Hall-strøm-hvilket ikke er tilfældet med hverken antiferromagnetiske eller ikke-magnetiske stoffer individuelt.

Dette kan tilbyde et helt nyt potentiale for nanoelektronik. På den ene side, disse materialekombinationer forekommer meget hyppigt i naturen. Derfor, denne opdagelse har potentiale til at vende den stigende efterspørgsel efter sjældne tunge elementer inden for konventionel magneto-elektronik og, i stedet, lede forskningen og applikationerne mod rigelige materialer. Desuden, Hall -strømmen udviser lav energispredning. Dette er især vigtigt i lyset af, at informationsteknologi er ved at blive den største energiforbruger i brancher. Da materialerne ikke har et magnetfelt udadtil og dermed er magnetisk usynlige, de kan pakkes meget tæt og tillader en høj grad af miniaturisering af nanoelektronik. Disse tidligere overset materialer scorer også med hensyn til hastighed, da de tillader mange gange større hastighed end ferromagneter, så frekvenserne kunne flyttes fra gigahertz -området til terahertz -området. Kort sagt:Opdagelsen har en særlig plads i det hurtigt voksende nye felt af antiferromagnetisk magnetoelektronik, som også kaldes spintronics. Dr. Libor Šmejkal og hans kolleger fra Mainz University offentliggjorde for nylig deres resultater i Videnskab fremskridt .

Hvad er hallstrømmen?

For at forstå Šmejkals forskning, man skal starte med Hall -effekten opkaldt efter fysiker professor Edwin Hall. Hvis der påføres en spænding på konventionelle ikke-magnetiske ledere som f.eks. Kobber, strømmen strømmer i den retning, der er givet af det elektriske felt. Imidlertid, hvis et eksternt magnetfelt tilføjes, strømmen bøjer væk fra den anvendte retning. Denne ekstra tværkomponent er kendt som Hall -strømmen. Den beskrevne Hall -effekt er blevet brugt til karakterisering af halvledere, som formede moderne siliciumelektronik. Halls anden opdagelse:Den interne magnetisering af en ferromagnetisk leder, såsom jern, kan også føre til en sådan krydsstrømafbøjning. Dette gjorde Hall -effekten også til en af ​​hjørnestenene i magnetoelektronik, et bredt felt, der strækker sig fra sensor- til hukommelsesteknologier.

Opdagelsen af ​​antiferromagneter, som er meget mere almindelige i naturen end ferromagneter, tilskrives professor Louis Néel. I disse er atomernes magnetiske øjeblikke orienteret i modsatte retninger. De virkninger, der observeres i ferromagneter, annullerer derfor hinanden - inklusive Hall -strømmen. Antiferromagneterne opfører sig udadtil som de sædvanlige ikke-magnetiske ledere og er derfor ikke anvendelige til magnetoelektronik.

Usædvanlig effekt:Halstrøm i antiferromageter

Ikke -magnetiske og antiferromagnetiske krystaller har i årtier været kendt for at være fraværende for Hall -strømme. Dr. Libor Šmejkal, imidlertid, fundet en krystal med en spændende kombination af ikke -magnetiske og antiferromagnetiske atomer, der producerer en stærk Hall -strøm. Bemærkelsesværdigt, krystaller med antiferromagnetiske og ikke-magnetiske atomer er ikke ualmindelige i naturen, men ret udbredt.

"At bryde med den konventionelle videnskabelige visdom kræver ekstraordinære talenter og færdigheder, "sagde forskningsgruppedirektør professor Jairo Sinova." Dette er også tilfældet med Dr. Libor Šmejkal. Han er et enestående fysiktalent, der, som nyuddannet doktorgrad, nyder allerede ry som en international leder inden for sit område. "

Šmejkal forsvarede sin ph.d. afhandling for kun få måneder siden, men har allerede holdt et dusin inviterede samtaler på internationale konferencer og offentliggjort forskellige artikler i videnskabelige tidsskrifter af høj kvalitet. Umiddelbart efter ph.d. forsvar, Šmejkal indtog stillingen som en uafhængig teamleder i INSPIRE -gruppen ved JGU Institute of Physics.