Kolosalny magnetoopór zapowiada rewolucję?

Bardzo pojemne, niewielkie dyski twarde, z którymi mamy do czynienia w pecetach, notebookach czy odtwarzaczach MP3 mogą istnieć dzięki odkryciu przed 20 laty zjawiska gigantycznego magnetooporu (GMR). To ono umożliwiło udoskonalenie tych urządzeń i przyczyniło się do narodzin spintroniki.

Teraz naukowcy z Carnegie Institution of Science są na tropie zjawiska nazwanego kolosalnym magnetooporem (CMR), które jest tysiące razy potężniejsze niż GMR i może zapowiadać kolejną rewolucję w informatyce. Występowanie CMR odkryto w manganitach, a prawdziwym wyzwaniem jest zrozumienie i kontrolowanie tego zjawiska.

Fakt występowania magnetooporu w manganitach czyni z nich świetny materiał do produkcji pamięci MRAM. W układach tych magnetyczne tunelowanie elektronów pomiędzy dwiema warstwami manganitu oddzielonego warstwą izolatora zależy od relatywnej orientacji pola magnetycznego w manganitach. Niestety, naukowcy nie potrafią obecnie w pełni wyjaśnić wszystkich zjawisk, w tym CMR, zachodzących w manganitach.

Problem w tym, że pomiędzy elektronami w manganitach zachodzą przeciwstawne interakcje, które wpływają na właściwości magnetyczne. Ponadto właściwości te zależą też od czynników zewnętrznych, takich jak temperatura, ciśnienie, pole magnetyczne czy domieszkowanie chemiczne - mówi Yang Ding z Carnegie.

Ciśnienie ma wyjątkowy wpływ na manganity, gdyż zmienia interakcje pomiędzy elektronami w jasne i naukowo 'przejrzyste' zjawisko. Daje nam szanse na bezpośrednie efektywne manipulowanie zachowaniem elektronów i może dostarczyć cennych informacji na temat magnetycznych i elektrycznych właściwości systemu zbudowanego z manganitów. Jednak ze wszystkich zjawisk zewnętrznych to właśnie wpływ ciśnienia został najmniej zbadany - dodaje Ding.

Naukowcy odkryli, że w przy ciśnieniu 230 000 razy przekraczającym ciśnienie na Ziemi manganity zmieniają się z ferromagnetyków w antyferrromagnetyki. Mamy też do czynienia ze zjawiskiem Jahna-Tellera czyli nierównomierną dystorsją sieci krystalicznej.

To bardzo ciekawe zjawisko, które nie zostało przewidziane przez teorię, gdy jednolite ciśnienie prowadzi do niejednolitych zmian strukturalnych - zauważa Ding. Zauważono też, że zmiana właściwości magnetycznych w manganitach poddawanych wysokiemu ciśnieniu nie odbywa się jednorodnie, ale "rozprzestrzeniają się" one stopniowo.

To z kolei, jak mówią uczeni, sugeruje, że nawet w zwykłych warunkach w skali nano manganity mogą jednocześnie wykazywać właściwości ferromagnetyków i antyferromagnetyków. W tym momencie wkraczamy na znajome pole, gdyż jednym z podstawowych pól działalności nanotechnologii jest manipulowanie fazami termodynamicznymi materiałów.

kolosalny magnetoopór dysk twardy pamięć gigantyczny magnetoopór