Графен умеет учиться
Графен умеет учиться

Уникальному материалу придали невероятные свойства

Материал графен не перестаёт удивлять. На этот раз в Санкт-Петербургском университете ему придали свойства одновременно кобальта и золота. Соответственно, его наделили магнетизмом и спин-орбитальным взаимодействием.

Графен  самый лёгкий и прочный из всех существующих на сегодня материалов, к тому же обладающий высокой электропроводностью. Оказалось, что при взаимодействии с кобальтом и золотом он не только сохраняет свои уникальные характеристики, но и частично перенимает их свойства!

Уникальную модификацию графена впервые в мире создали исследователи из лаборатории Электронной и спиновой структуры наносистем СПбГУ под руководством доктора физико-математических наук Евгения Чулкова и из лаборатории Физической электроники СПбГУ под руководством доктора физико-математических наук Александра Шикина.

«Классически спин электрона можно представить как «магнит», возникающий вследствие вращения электрона вокруг своей оси, — объяснил Александр Шикин. — При этом электрон вращается ещё и вокруг ядра, что создает круговой ток, а значит, и магнитное поле. Таким образом, между этим «магнитом» и магнитным полем происходит взаимодействие, которое называется спин-орбитальным. Собственное спин-орбитальное взаимодействие графена пренебрежимо мало, а у золота оно крайне велико, поэтому взаимодействие золота с графеном приводит к появлению у последнего спин-орбитального взаимодействия, равно как и взаимодействие кобальта с графеном намагничивает его».

Как отметил один изглавных участников исследования, директор ресурсного центра «Физические методы исследования поверхности» Научного парка СПбГУ кандидат физико-математических наук Артём Рыбкин, исследования и подготовка статьи продолжались около трёх лет.

В итоге была синтезирована качественно новая система, состоящая из строго упорядоченного графена на магнитной подложке из кобальта и с ультратонким слоем атомов золота между ними, а затем изучены её свойства.

«Основная часть экспериментальных работ проводилась на уникальной научной установке «Нанолаб», — подчеркнул Артём Рыбкин. — Таким образом, мы подтвердили, что на нашем оборудовании можно провести все стадии исследования — от синтеза системы до проверки её характеристик. В дальнейшем мы планируем продолжить исследования графена для использования его в спинтронике — разделе квантовой электроники, основанном на использовании не только заряда электрона, но и другой его характеристики — спина».

Руководитель проекта «Спинтроника» Российского квантового центра Анатолий Звездин высоко оценил исследование университетских ученых: «Сейчас во всём мире идут активные фундаментальные и прикладные исследования в новой области наноэлектроники спин-орбитронике. Предлагаются новые элементы памяти, логические элементы и нейроморфные устройства, в которых управление осуществляется так называемыми чистыми спиновыми токами, то есть токами, в которых поток спинов через элемент не сопровождается переносом электрического заряда. В этом достижение учёных СПбГУ трудно переоценить — оно открывает реальные перспективы использования уникальных свойств графена в спин-орбитронных устройствах нового поколения, что позволит радикально повысить энергоэффективность и быстродействие элементной базы».

Одной из областей применения полученного магнитно-спин-орбитального графена наверняка станет квантовый компьютер. Сейчас элементы информации (кубиты) для квантовых вычислений делаются в основном на холодных атомах или сверхпроводящих переходах. Основной проблемой прототипов квантовых компьютеров остается скорость: кубиты не успевают сделать нужное количество операций и сохранить результат вычислений из-за взаимодействия с внешней средой. Одним из решений этой проблемы может стать изготовление кубитов на новых «квантовых» материалах — например, на основе магнитно-спин-орбитального графена.

В исследовании принимали самое деятельное участие Томский госуниверситет, Институт Макса Планка (Германия) и Университет Страны Басков (Испания). Результаты опубликованы в высокорейтинговом журнале Американского химического сообщества Nano Letters.

Санкциям вопреки Далее в рубрике Санкциям вопрекиТоварооборот между Россией и Австрией увеличился на 35% Читайте в рубрике «Инновации» Станислав Протасов: «Технологии Acronis спасают миллионы»Сооснователь IT-гиганта представил в Технопарке МФТИ настоящий гоночный болид «Формулы-1» Станислав Протасов: «Технологии Acronis спасают миллионы»

Комментарии

Авторизуйтесь чтобы оставлять комментарии.
Дискуссии без купюр.
Читайте «Русскую планету» в социальных сетях и участвуйте в обсуждениях
Каждую пятницу мы будем присылать вам сборник самых важных
и интересных материалов за неделю. Это того стоит.
Закрыть окно Вы успешно подписались на еженедельную рассылку лучших статей. Спасибо!
Станьте нашим читателем,
сделайте жизнь интереснее!
Помимо актуальной повестки дня, мы также публикуем:
аналитику, обзоры, интервью, исторические исследования.
личный кабинет
Спасибо, я уже читаю «Русскую Планету»