Ученые смогли «заморозить» спин электрона в наноустройстве с графеном

Спинтроника – это особый вид электроники, в котором полезная работа главным образом совершается не движением тока, а манипуляциями со спином электронов – их квантовой характеристикой, обеспечивающей магнитные свойства этих частиц и выражающейся в направлении их вращения.

Информация в компьютерной спинтронике кодируется не электрическими зарядами, а спинами, которые могут достигать двух состояний – условно «верхнего» или «нижнего», что аналогично знакомым каждому битам в современных компьютерах, которые могут принимать значение либо 0, либо 1.

В целом спинтронные устройства обещают меньшее потребление энергии и большую стабильность по сравнению с современной электроникой.

Однако чтобы спинтроника заменила электронику, а манипуляции со спинами – биты, ученым нужно преодолеть одну существенную проблему – крайне малое время «жизни» электронного спина, который обычно меняется уже 0,2 наносекунды спустя.

Ученым из Центра фундаментальных исследований материи (FOM) и Университета Гронингена удалось создать наноустройство, спин электронов в котором удерживается в нужном состоянии более 2 наносекунд, двигаясь через графен (полупроводниковый материал, представляющий собой слой углерода толщиной всего в один атом, и который, вероятно, когда-нибудь полностью заменит вездесущий ныне кремний в электронных устройствах будущего).

Подобный эффект обеспечивается изоляционным слоем из нитрида бора, который в разработанном учеными устройстве плотно окружает графен, что и «замораживает» временно изменения в спине электронов.

По человеческим меркам это время ничтожно, однако для развития спинтроники поставленный рекорд в 2 наносекунды является существенным шагом вперед, что делает новый метод удачным кандидатом для использования в будущих спинтронных устройствах.