Современные технологии магнитной памяти сталкиваются с принципиальными ограничениями. Обычные ферромагнетики, на основе которых созданы жесткие диски и другие накопители, позволяют легко записывать информацию с помощью внешних магнитных полей. Однако они уязвимы к магнитным воздействиям извне, что приводит к ошибкам и ограничивает плотность хранения данных.
Антиферромагнетики гораздо устойчивее к внешним помехам, но у них другая проблема: их внутренние магнитные спины взаимно компенсируются, и считывать записанную информацию электрическими методами крайне сложно. Ученые давно искали материалы, которые сочетали бы магнитную стабильность антиферромагнетиков с возможностью электрического считывания и перезаписи. Именно такой баланс обещают альтермагнетики.
Диоксид рутения давно рассматривался как перспективный кандидат на роль альтермагнетика, однако экспериментальные результаты в разных лабораториях мира существенно расходились. Главной проблемой было получение качественных тонких пленок с однородной кристаллической ориентацией.
Японским физикам удалось преодолеть это препятствие. Они вырастили пленки диоксида рутения с единой кристаллографической ориентацией на сапфировых подложках, тщательно подобрав условия роста. Затем с помощью рентгеновского магнитного линейного дихроизма специалисты картировали расположение спинов и магнитный порядок в пленках. Измерения подтвердили, что общая намагниченность материала равна нулю — северный и южный полюса взаимно компенсируются, как и должно быть у альтермагнетика.
Одновременно ученые обнаружили спин-зависимое магнитосопротивление: электрическое сопротивление пленок менялось в зависимости от направления спина электронов. Это стало электрическим доказательством расщепленной по спинам электронной структуры — ключевой особенности альтермагнетиков, отличающей их от обычных антиферромагнетиков. Экспериментальные данные совпали с теоретическими расчетами, что окончательно подтвердило альтермагнитную природу материала.
Полученные результаты открывают путь к созданию магнитной памяти нового поколения — более быстрой, энергоэффективной и плотной. Разработанные методы синхротронного анализа также помогут находить и изучать другие альтермагнитные материалы, ускоряя развитие спинтроники и электроники будущего.
Ранее физики воплотили квантовые технологии при помощи неуправляемых молекул.