РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

УРАЛЬСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

ИНСТИТУТ ХИМИИ TBEPДОГО ТЕЛА
   
| | | | |
| | | |
 18.03.2009   Карта сайта     Language По-русски По-английски
Новые материалы
Экология
Электротехника и обработка материалов
Медицина
Статистика публикаци


18.03.2009

Физики создали прототип батареи на спинах

17 марта 2009


 








Туннельный переход под микроскопом. Кружками обведены квантовые наномагниты – ключ к необычным свойствам данного устройства (фото Pham Nam Hai).
Туннельный переход под микроскопом. Кружками обведены квантовые наномагниты – ключ к необычным свойствам данного устройства (фото Pham Nam Hai).





Невероятная электродвижущая сила (ЭДС) спинового происхождения в специально подготовленной наноструктуре может открыть дорогу к созданию аккумуляторов, хранящих энергию "в квантовой форме". Так полагают учёные, поставившие новый эксперимент — Стюарт Барнс (Stewart E. Barnes) из университета Майами (University of Miami) и его коллеги из университетов Токио (University of Tokyo) и Тохоку (Tohoku University).


Удивил физиков сандвич диаметром с человеческий волос, содержащий несколько чередующихся наноразмерных слоёв магнитных и немагнитных материалов — он превратился в эффективную "батарейку".


Внутри сандвича физики сформировали так называемый магнитный туннельный переход — одну из самых многообещающих структур, которая неоднократно вызывала интерес учёных, работающих в области спинтроники, и которая даже успела "закрепиться" в конструкции ряда электронных устройств.


Но на этот раз туннельный магнитный переход был необычным — он содержал армию квантовых наномагнитов определённого состава. Такая комбинация привела к проявлению в крошечном устройстве необычного эффекта — генерации ЭДС в статическом магнитном поле.


Микроотступление: по закону Фарадея ЭДС пропорциональна скорости изменения магнитного потока, которое может быть обеспечено переменой самого поля или движением проводника. В статической системе электродвижущей силы, по идее, быть не может. Но последние открытия заставляют расширить этот закон: ЭДС может создаваться даже в статичном поле и неподвижном проводнике за счёт спин-зависимых эффектов.


Это и было доказано в новом опыте, в котором статическое магнитное поле вызывало в устройстве спин-поляризованный электрический ток.














Схема сандвича, "сложенного" Барнсом и его товарищами (иллюстрация Pham Nam Hai).

Схема сандвича, "сложенного" Барнсом и его товарищами (иллюстрация Pham Nam Hai).



ЭДС происходила от перемещения магнитных доменов в материале и (если упрощать) была обусловлена разностью в скорости намагничивания разных молекул, входящих в состав перехода. Физики уточняют также, что в новом устройстве магнитная энергия напрямую преобразовывалась в электрическую в процессе магнитного квантового туннелирования.


И этот процесс генерации ЭДС Стюарт и его соратники уже предсказывали. Только вот по расчётам он должен был быть куда слабее. Барнс сообщает, что напряжение, создаваемое реально построенной структурой, оказалось в 100 с лишним раз выше предсказанного. "Это было противоинтуитивно. Но открытие приведёт нас к теоретическому пониманию того, что действительно происходит", — добавляет исследователь.


Также время действия ЭДС в разных опытах составляло от 100 до 1000 секунд, против миллисекунд по прогнозу учёных. Величина же колоссального магнитного сопротивления достигала 100 000 процентов.


"Наши результаты решительно поддерживают утверждение, что в магнитных наноструктурах закон индукции Фарадея должен быть обобщён с учётом сил чисто спинового происхождения", — заключают экспериментаторы.


Что до практического применения открытия, то оно может привести к новым устройствам сразу в двух, казалось бы, совершенно непохожих областях: на основе магнитного туннельного перехода можно создавать высокоплотную энергонезависимую память (и об этом учёные говорят уже не один год), а ещё — новое крошечное устройство при условии удачного масштабирования может обратиться так называемой спиновой батареей, консервирующей огромную энергию в квантовых магнитных эффектах. И тут уже выгоду смогут извлечь автомобилестроители.


Подробности исследования изложены в статье в Nature.


Читайте также о приоткрытии завесы тайны колоссального магнитосопротивления и создании нового устройства — источника спинового напряжения.




Дизайн и программирование N-Studio 
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я
  • Chen Wev .  honorary member of ISSC science council

  • Harton Vladislav Vadim  honorary member of ISSC science council

  • Lichtenstain Alexandr Iosif  honorary member of ISSC science council

  • Novikov Dimirtii Leonid  honorary member of ISSC science council

  • Yakushev Mikhail Vasilii  honorary member of ISSC science council

  • © 2004-2019 ИХТТ УрО РАН
    беременность, мода, красота, здоровье, диеты, женский журнал, здоровье детей, здоровье ребенка, красота и здоровье, жизнь и здоровье, секреты красоты, воспитание ребенка рождение ребенка,пол ребенка,воспитание ребенка,ребенок дошкольного возраста, дети дошкольного возраста,грудной ребенок,обучение ребенка,родить ребенка,загадки для детей,здоровье ребенка,зачатие ребенка,второй ребенок,определение пола ребенка,будущий ребенок медицина, клиники и больницы, болезни, врач, лечение, доктор, наркология, спид, вич, алкоголизм православные знакомства, православный сайт творчeства, православные рассказы, плохие мысли, православные психологи рождение ребенка,пол ребенка,воспитание ребенка,ребенок дошкольного возраста, дети дошкольного возраста,грудной ребенок,обучение ребенка,родить ребенка,загадки для детей,здоровье ребенка,зачатие ребенка,второй ребенок,определение пола ребенка,будущий ребенок