Физики создали методику поиска материалов для "электроники будущего"

ТАСС, 13 августа. Российские физики придумали, как быстро узнавать свойства так называемых полуметаллов и определять, относятся ли они к недавно открытой их разновидности, которую можно использовать для вживляемой электроники будущего. Об этом пишет пресс-служба МФТИ со ссылкой на научный журнал Physical Review B.

"Мы хотели предложить экспериментальный способ обнаружения полуметалличности. Наши теоретические расчеты нейтронных спектров, проведенные в рамках упрощенной модели, показывают, что использование нейтронного рассеяния – идея небезнадежная. Теперь дело за малым: столкнуть теоретическую правду с экспериментальной реальностью и посмотреть, кто выйдет победителем в этой схватке", – рассказал один из авторов исследования, доцент МФТИ Александр Рожков.

Физики называют полуметаллами не химические вещества, которые занимают промежуточное положение между металлами и полупроводниками, а материалы, которые очень избирательно пропускают электрический ток. Полуметаллами они называются потому, что они пропускают через себя лишь те электроны, спин которых повернут вверх или вниз.

Теоретически подобные материалы можно использовать для создания спиновой электроники, котоаря значительно превосходит ее классического кремниевого конкурента в экономичности и скорости работы. Вдобавок благодаря низкому энергопотреблению такие устройства можно будет встраивать в различные вживляемые чипы и кибернетические протезы.

Осознанные поиски полуметаллов

Три года назад Рожков и его коллеги просчитывали свойства различных изолирующих материалов из класса антиферромагнетиков, с составе которых были примеси определенных типов атомов. Во время этого исследовани ученые открыли новый класс полуметаллов с необычными свойствами. Эти материалы по составу значительно отличались от уже известных материалов такого рода.

Эти материалы ученые назвали "спин-долинными полуметаллами". Они выгодно отличаются от других аналогичных веществ тем, что в их составе нет атомов редкоземельных и переходных металлов, многие из которых токсичны для человека, а другие редко встречаются в природе. Открыв эти материалы теоретичски, Рожков и его коллеги задумались, как можно отличить их от "обычных" антиферромагнетиков, а также других полуметаллов.

"Мы подумали: а что если направить на материал поток нейтронов? Мы теоретически рассчитали сечение рассеяния нейтронов на электронах в спин-долинном полуметалле. Картина рассеяния в том числе определяется зонной структурой материала. Зонная структура антиферромагнетика отличается от зонной структуры спин-долинного полуметалла. Мы можем попробовать отличить эти фазы по картине рассеяния", – добавил коллега Рожкова по МФТИ Дмитрий Хохлов.

С практической точки зрения, как отметил сам Рожков, сделать это будет достаточно сложно, так как у физиков пока нет опыта наблюдений за тем, насколько сильно различаются взаимодействия нейтронов с антиферромагнетиками, "обычными" полуметаллами и их спин-долинной разновидностью. Поэтому ученые надеются, что последующие опыты помогут им выяснить реально различимые признаки подобных материалов и начать искать их среди существующих антиферромагнитных материалов.