Warszawa, 24 marca 2016

Przełączanie antyferromagnetyka przy pomocy prądu elektrycznego

Antyferromagnetyki to substancje, które zawierają magnetyczne jony lub atomy, lecz pozostają niemal zupełnie niewrażliwe na zewnętrze pole magnetyczne. Dzieje się tak dlatego, że momenty magnetyczne sąsiadujących jonów są skierowane tak, że ich efekt niweluje się do zera. Chociaż materiały te są „magnetycznie obojętne” dla zewnętrznego świata, wspomniane momenty magnetyczne wyróżniają pewien kierunek w przestrzeni (Rys. 1), który możemy nazwać osią antyferromagnetyka.

Kluczowym zjawiskiem w prowadzonych badaniach jest możliwość manipulacji osią antyferromagnetyka przy pomocy prądu elektrycznego. Kwantowe efekty relatywistyczne i szczególna symetria badanego materiału sprawiają, że płynący prąd (o dużej gęstości) może powodować obrót tej osi. To samo fizyczne narzędzie – prąd – lecz tym razem o małej gęstości, może posłużyć do ustalenia jaki jest w danym momencie kierunek tej osi. Dwa różne kierunki tej osi mogą stanowić dwa rozróżnialne stany pamięci.

Zaprezentowano powtarzalny i odwracalny efekt zapisu i odczytu dla szeregu urządzeń wytworzonych z CuMnAs (arsenek miedzi manganu) bez wykorzystania zewnętrznych pól magnetycznych i w temperaturze pokojowej używając impulsów prądu porównywalnych do tych stosowanych w komercyjnych pamięciach MRAM.

Wykorzystanie takich materiałów do zapisu danych potencjalnie umożliwia stworzenie pamięci odpornych na zewnętrzne pola magnetyczne. Pozwoliłoby to także na większą miniaturyzację urządzeń, a więc większą gęstość zapisu danych. Kolejną zaletą omawianych rozwiązań jest dynamika – przewiduje się, że szybkość obrotu momentów magnetycznych może być do 1000 razy większa niż w najlepszych stosowanych dziś urządzeniach pamięci wykorzystujących prąd.

PRACE NAUKOWE:

[1] "Electrical switching of an antiferromagne”,
      P. Wadley, B. Howells, J. Železný, C. Andrews, V. Hills, R. P. Campion, V. Novák, K. Olejník, F. Maccherozzi, S. S. Dhesi, S. Y. Martin, T. Wagner,
      J. Wunderlich, F. Freimuth, Y. Mokrousov, J. Kuneš, J. S. Chauhan, M. J. Grzybowski, A. W. Rushforth, K.W. Edmonds, B. L. Gallagher, T. Jungwirth,
      Science 351, 6273, 587 (2016).

KONTAKTY DO NAUKOWCÓW:

       mgr Michał Grzybowski

       Instytut Fizyki Polskiej Akademii Nauk

       tel. tel. +48 22 116 35 00

       email: grzybowski@ifpan.edu.pl

MATERIAŁY GRAFICZNE:

IFPAN160324_fot01.jpg