Специалисты исследовательского подразделения IBM, занятые изучением медного магнетизма, открыли новый способ управления магнитными свойствами меди. В перспективе наработки в этой области могут оказаться полезными при создании микросхем энергонезависимой памяти, в которых ячейка памяти «умещается» в одном атоме металла и способна хранить в несколько раз больше количества информации по сравнению с существующими аналогами. Об этом говорится в работе, опубликованной исследователями из IBM, доктором Кристофером Луцем (Christopher Lutz) и доктором Каем Янгом (Kai Yang) в издании Nature Nanotechnology.
В своей статье ученые описали методику контроля магнитных свойств ядра одиночного атома меди при помощи ядерного магнитного резонанса (ЯМР) – явления, технологии на основе которого широко используются химиками для изучения структуры вещества, а также в медицине — для проведения неинвазивного исследования внутренних органов пациентов (ЯМР-спектроскопия, МРТ — магнитно-резонансная томография).
Добиться ЯМР в меди исследователям удалось с помощью сканирующего туннельного микроскопа, зонд которого, представляющий из себя металлическую иглу толщиной в десятые доли нанометра, позволил перемещать, изолировать одиночные атомы образца и правильно располагать их ядра в пространстве. Изоляция элементарной частицы от «соседей», как выяснилось, — непременное условие возникновения у меди магнитных свойств.
Изучив изолированный атом меди, ученые обнаружили, что магнитная ориентация ядра напрямую связана с магнитной ориентацией находящегося вне ядра электрона. Эта связь может позволить записывать и считывать информацию благодаря изменению ориентации магнитного поля ядра, которую обеспечивает туннельный ток микроскопа. Свое внимание исследователи обратили на медь как раз из-за наличия сильной связи между ядром и внешними электронами.
Кристофер Луц отметил, что ядро атома меди имеет четыре квантовых состояния. Потенциально это позволяет одноатомной медной ячейке памяти хранить четыре бита информации одновременно. Для сравнения: современные образцы магниторезистивной оперативной памяти (MRAM) хранят лишь один бит данных в ячейке, при этом она содержит сотни тысяч атомов ферромагнетика.
Специалисты отказались высказывать предположения о возможных сроках начала коммерческого применения результатов их исследования, поскольку проект в настоящее время находится на очень ранней стадии.
На следующем этапе своих исследований Луц и Янг планируют приступить к созданию целых массивов из «намагниченных» медных атомов, сообщает cnews.ru.
