Російські вчені просунулися у вивченні “транзисторів” майбутнього, заснованих на перемиканні спінових станів електронів

36

Розробники майже впритул підійшли до межі можливостей класичних техпроцесів, коли продуктивність визначається двома ключовими характеристиками транзисторів — швидкістю перемикання і допустимими струмами. З іншого боку все вперлося в обмеження по споживанню і тепловиділенню, і все разом змушує шукати альтернативи транзисторів. Однією з таких альтернатив є спінтроніка, коли в хід йдуть енергетично слабкі квантові явища.

Ілюстрація переходу між двома станами. Джерело зображення: aleshin et al. / angew. Chem. Int. Ed., 2021

Вчені давно експериментують з передачею моменту імпульсу елементарних частинок або спина. Це невід’ємна квантова характеристика частинок, яка також виражається в її намагніченості. Щоб змінити спіновий стан електрона і його магнітний момент потрібно дуже і дуже мало енергії-кратно менше — ніж для течії струму і перемикання станів транзистора. Завдання вчених знайти відповідні магнітні матеріали для побудови молекулярних ланцюжків, у яких логічний сигнал міняв би магнітні стани у всіх молекул в ланцюзі, замість струму електронів.

Як повідомляє журнал «за науку», вченим з мфті та їх колегам з інституту елементоорганічних сполук ім. А. Н. Несмеянова і іспанії вперше вдалося зареєструвати специфічний перехід між спіновими станами електронів у з’єднання заліза. Стаття про роботу опублікована в журналі angewandte chemie.

Вчені досліджували поведінку молекулярної системи з двома іонами двовалентного заліза, кожен з яких міг існувати в двох станах: високоспіновому (вс) і низькоспіновому (нс). Два стани з чотирьох виявилися симетричні один одному-нд-нс і нс-нд, що означає можливість перемикання з одного в інше. Фактично це умовні 0 і 1, що необхідно як для організації обчислень, так і для пристроїв зберігання (запису) даних. Проблемою було зареєструвати перехід з одного стану в інший, щоб підтвердити можливість комутації. Швидкість перемикання була занадто висока для реєстрації явища.

Зафіксувати явище вдалося за допомогою методу ядерного магнітного резонансу, при якому реєструється взаємодія ядерних магнітних моментів з магнітним полем, магнітними моментами неспарених електронів і ядерних магнітних моментів з магнітними моментами електронів. У цій роботі вдалося вперше зареєструвати перехід між вс-нс і нс-нд станами, що відкриває можливість до експериментів з логічними ланцюжками і дозволяє розраховувати на рух у бік спінової електроніки. Додамо, трохи більше подробиць можна знайти за цим посиланням.