Цивилизация
Физики из США и Японии нашли способ управлять необычными материалами — антимагнетиками, которые могут открыть путь к ультрабыстрой передаче данных и новым технологиям связи. Работа опубликована в журнале Science.
Магнитные материалы — такие как те, что используются в жестких дисках и банковских картах уже хорошо изучены. Их атомы ведут себя как крошечные магниты и выстраиваются в одном направлении, создавая заметное магнитное поле. А вот в антимагнетиках эти «магниты» направлены строго в разные стороны и взаимно гасят друг друга. В результате антимагнетики внешне не проявляют магнетизма и долгое время оставались почти недоступными для практического применения.
Но именно в этом их уникальность. Антимагнетики могут переключаться и передавать сигналы в тысячи раз быстрее, чем обычные магнитные материалы — и именно поэтому они так интересны ученым. Главная проблема заключалась в том, что было невозможно ни точно измерить, как ведут себя атомы в этих материалах, ни тем более ими управлять.
Теперь исследователи нашли способ это сделать. Они создали миниатюрные устройства, в которых применили квантовый эффект туннелирования — когда электроны как бы «просачиваются» сквозь тонкий барьер. Когда спины (направления атомных «магнитов») в антимагнетике меняются, это влияет на прохождение электронов.
Открытие позволило впервые «увидеть» и контролировать процессы внутри антимагнетика с помощью электричества и очень точно — вплоть до отдельных тончайших слоев вещества. Такой подход открывает дорогу к созданию крошечных генераторов сигналов, которые будут работать на невероятно высоких частотах — гораздо быстрее современных радиосистем или процессоров.
«Мы показали, что антимагнетики — это не просто теория, а реальный путь к технологиям будущего», — отметили авторы работы.
В будущем такие материалы могут лечь в основу сверхбыстрых и энергоэффективных устройств связи и вычислений.
Ранее была решена ключевая проблема на пути к квантовым технологиям.