Учёные Дальневосточного федерального университета и НИЦ «Курчатовский институт» синтезировали и исследовали принципиально новый двумерный материал — одноатомный слой альтермагнетика. Это открытие вошло в топ-10 научных достижений года по версии Российского научного фонда и обещает прорыв в создании устройств с минимальным энергопотреблением.
Что такое альтермагнетик и почему это важно?
До недавнего времени существовали два основных класса магнитных материалов:
- Ферромагнетики (как в обычных магнитах) — создают сильное внешнее магнитное поле.
- Антиферромагнетики — не создают внешнего поля, но слабо взаимодействуют с другими устройствами.
Альтермагнетики — это новый класс, объединяющий лучшие свойства обоих типов:
- Генерируют мощные спиновые сигналы (важно для передачи информации)
- Не создают паразитных магнитных полей, которые мешают работе миниатюрной электроники
Что сделали российские учёные?
Исследователям впервые удалось создать двумерный (одноатомный) слой альтермагнетика, совместимый с кремниевой подложкой — основой современной микроэлектроники. Для этого они:
- Вырастили тонкие плёнки на основе редкоземельного элемента гадолиния.
- Постепенно уменьшили толщину от сотен слоёв до одного атомного слоя.
- Получили как металлические, так и полупроводниковые версии материала для разных задач.
Также была разработана технология создания подобных структур на основе германия, что расширяет возможности интеграции.
Перспективы: спинтроника вместо электроники
Ключевое применение материала — спинтроника. В отличие от традиционной электроники, где информация передаётся зарядом электрона, спинтроника использует спин (собственный магнитный момент частицы). Это позволяет:
- Резко снизить энергопотребление устройств
- Увеличить быстродействие до уровней, недостижимых для классических технологий
- Создавать более миниатюрные и эффективные микропроцессоры и чипы памяти
Почему это прорыв?
- Практическая реализация ранее теоретического класса материалов
- Совместимость с кремниевой технологией, что ускоряет внедрение
- Высокие спиновые сигналы в ультратонкой форме
- Путь к энергоэффективной электронике будущего
Это достижение открывает путь к созданию нового поколения вычислительных устройств — быстрых, компактных и потребляющих в разы меньше энергии. В перспективе это может изменить не только потребительскую электронику, но и области, где критически важны энергосбережение и скорость: от центров обработки данных до мобильных устройств и интернета вещей.