Нанофизики обнаружили неожиданный магнитный эффект
Опубликовано ssu-filippov в 24 июня, 2011 - 00:00
Испанские и американские физики, изучающие
наноэлектронику, выяснили, что размер имеет-таки значение, когда речь
заходит о прогнозе поведения электрических контактов толщиной в атом.
В новом исследовании, опубликованном в издании Nature, физики из университета Аликанте в Испании и университета Райс в Хьюстоне обнаружили, что атомные контакты, сделанные из ферромагнитных металлов, таких как железо, кобальт и никель, ведут себя иначе, чем те, что применяются в современных электронных устройствах.
«Мы выяснили, что последний атом в самом конце ряда ведет себя
иначе, чем мы ожидали», сообщил соавтор исследования Даг Нательсон,
адъюнкт-профессор физики и астрономии университета Райс. «Оказывается,
изменяя размер этих металлов, мы действительно можем изменить и их
свойства».
Результаты исследования основаны на эффекте Кондо, одном из наиболее часто и полно изученных феноменов магнитных материалов.
Раньше, на заре развития электромагнетизма, ученые знали, что
нормальные металлы, например, медь, лучше проводят электричество, когда
охлаждаются. Но в 1930-х ученые обнаружили, что добавление даже
незначительного объема ферромагнитных металлов, например, железа,
нейтрализует данное правило. В 1960-х японский физик Юн Кондо объяснил
этот эффект: охлаждаясь, в нормальных металлах снижается частота
колебаний атомов и, как следствие, понижается электрическое
сопротивление. Мобильные электроны в металлах обычно имеют тенденцию
менять спин в направлении, противоположном спину электронов магнитного
атома. А потому при низкой температуре электрон, перемещающийся за
ферромагнитной примесью, будет транспонировать спин и отклоняться от
заданного курса. Это объясняет, почему даже крошечные ферромагнитные
примеси могут повысить электрическое сопротивление, несмотря на
дальнейшее охлаждение.
Ученые не ожидали, что эффект Кондо будет играть какую-либо роль в
проводах и контактах, сделанных полностью из ферромагнитных металлов,
таких как железо, кобальт и никель. Соавторы исследования Мария Рейес
Кальво и Карлос Юнтайд проводили эксперимент в лаборатории в 2008 году.
Кальво, аспирант, работал с ферромагнитными контактами толщиной в атом, которые были созданы путем снижения и поднятия кончика сканирующего туннельного микроскопа на поверхности.
Юнтайд знал, что Нательсон работал с системами подобного же размера,
но изготовленными другим способом, путем укладки металла на плоской
поверхности. А потому Юнтайд договорился с правительством Испании о
туристическом гранте, и Нательсон согласился понаблюдать за
исследованием, которое предстояло провести Кальво в университете Райс.
«Рейес действовала очень быстро, и в течение нескольких недель она
освоила технику, чтобы сделать соединение атомной ширины», сказал
Нательсон. «Она провела множество экспериментов на соединениях,
сделанных из кобальта и никеля, и мы наконец увидели тот же эффект
Кондо, который она наблюдала в Испании».
Соавторы исследования Джоакин Фернандес-Россье и Хуан Хосе Паласио из
университета Аликанте, а также Дэвид Якоб из университета Рутгерс,
привели теоретическое обоснование для объяснения неожиданного эффекта.
Нательсон заявил, что данное открытие — очередной пример уникального эффекта, характеризующего нанотехнологии.
«Инженеры, проектируя что-то на атомном уровне, должны помнить, что
здесь вступают в силу совсем другие эффекты», заключил Нательсон.
- Источник(и):
1. innovanews.ru - http://www.nanonewsnet.ru/news/2011/nanofiziki-obnaruzhili-neozhidannyi-magnitnyi-effekt
|
