Новый эффект в гибридных структурах: физики предсказали взаимодействие между циклотронным и ферромагнитным резонансами
Ученые из МФТИ и Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН с коллегами открыли новый тип резонансного взаимодействия. Они показали, что циклотронный резонанс в электронной системе и ферромагнитный резонанс в магнитной пленке эффективно взаимодействуют через электромагнитное поле. Работа показывает новые возможности для разработки гибридных магнито-электронных устройств.
До сих пор в гибридных структурах ферромагнетик—двумерная электронная структура ученые в основном исследовали взаимодействие плазмонов (коллективных колебаний электронной плотности) с магнонами, или спиновыми волнами. Однако в двумерной электронной структуре может возникать циклотронный резонанс. Это явление наблюдается, когда электроны, движущиеся в магнитном поле по окружности, поглощают электромагнитную волну, если ее частота совпадает с частотой их вращения. Именно взаимодействие этого резонанса и ферромагнитного впервые обнаружили российские ученые и теоретически исследовали его. Статья опубликована в «Письмах в Журнал экспериментальной и теоретической физики (ЖЭТФ)».
«Наше исследование потребовало знаний из разных областей физики: динамики электронов в двумерных системах и динамики намагниченности в магнетиках — условно говоря, двумерной плазмоники и спинтроники», — рассказал Андрей Заболотных, доцент кафедры электроники МФТИ, эксперт НЦМУ «Центр перспективной микроэлектроники».
Физики рассмотрели простую модель: двумерная электронная система на тонкой ферромагнитной пленке, которая, в свою очередь, лежит на металлическом затворе. Вся структура помещена во внешнее магнитное поле, перпендикулярное плоскости слоев. На основе этой модели ученые получили аналитические формулы для коэффициента поглощения и частот резонансов. Вычисления показали, что циклотронный и ферромагнитный резонансы взаимодействуют друг с другом, что проявляется в виде взаимного расталкивания частот — антикроссинга. Если бы связи между резонансами не было, то их частоты просто пересекались. Затем физики выполнили расчеты для реалистичных параметров материалов — ферромагнитной пленки Bi:TmIG и двумерной электронной системы на основе AlGaAs.
Для реальных материалов величина расщепления, то есть разница между частотами при взаимодействии, составила 1,6 ГГц при магнитном поле около 131 Э. Этот результат говорит о том, что эффект доступен для экспериментального наблюдения. Кроме того, вычисления показали, что в предложенной системе магнитная пленка способна усиливать циклотронный сигнал в несколько раз, что позволит повысить его чувствительность.
Обнаруженное российскими учеными резонансное взаимодействие создает новый, управляемый канал сильной связи между магнитной и электронной подсистемами. Результаты исследования актуальны для развития спинтроники, магнонной логики, нейроморфных вычислений и гибридных магнито-электронных устройств.
«Что касается дальнейших исследований, то идей довольно много. Во-первых, переход в более высокочастотный (терагерцевый) диапазон, например, за счет замены ферромагнетика на антиферромагнетик. Во-вторых, исследование гибридизации магнонов с плазмонами (коллективными возбуждениями 2D-системы). Интересно было бы перейти к двумерным магнетикам для усиления связи за счет непосредственной близости слоев», — поделился Игорь Загороднев, заведующий лабораторией электронных свойств низкоразмерных систем ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН, старший научный сотрудник Международного центра теоретической физики им. А.А. Абрикосова МФТИ.
Telegram 
Дзен 
VK Отходы виноделия служат полноценной заменой антибиотикам в птицеводстве. Всего полпроцента виноградного жмыха в рационе бройлеров с хроническим воспалением кишечника восстановили рост птиц, подавили патогенные бактерии и улучшили качество мяса. В отличие от традиционных стимуляторов роста, жмых не провоцирует появление супербактерий, предлагая индустрии дешевую и экологичную альтернативу.
Американские исследователи обнаружили неожиданный физический механизм защиты у риса. Оказалось, что сельскохозяйственная культура способна уничтожать гусениц кукурузной лиственной совки, заманивая их внутрь своих колосков. Жесткие микроскопические волоски (трихомы) не дают насекомому выбраться, а затем створки зерна закрываются и смертельно сдавливают вредителя.
Ученые давно выяснили, что прогулки на природе делают людей счастливее, но механизмы этого влияния оставались не до конца понятными. Теперь международная команда психологов выяснила: природа повышает удовлетворенность жизнью не напрямую, а через способность принимать и уважать собственное тело.
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Отходы виноделия служат полноценной заменой антибиотикам в птицеводстве. Всего полпроцента виноградного жмыха в рационе бройлеров с хроническим воспалением кишечника восстановили рост птиц, подавили патогенные бактерии и улучшили качество мяса. В отличие от традиционных стимуляторов роста, жмых не провоцирует появление супербактерий, предлагая индустрии дешевую и экологичную альтернативу.
Крупные травоядные утконосые майазавры известны своим развитым социальным поведением. Они жили семьями и строили гнезда для своих детенышей. Даже название вида переводится с греческого языка как «ящер — хорошая мать». Исследование окаменелых зубов майазавров показало, что они выращивали детенышей совсем не так, как это считалось типичным для животных глубокой древности.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Термоядерные электростанции не смогут конкурировать по цене с возобновляемыми источниками энергии из-за медленного удешевления технологии. По расчетам, расходы на каждую новую установку падали максимум на 8% — много раз ниже ранних ожиданий венчурных инвесторов. Это перечеркивает экономический смысл финансовых вливаний, и мир может никогда не увидеть дешевой термоядерной энергии.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно