Два материала, алюминат лантана (LaAlO3) и титанат стронция (SrTiO3), обладающие очень слабыми полупроводниковыми свойствами, в своем обычном состоянии не имеют самых распространенных и изученных свойств. Но стоит только сложить эти два материала вместе, как полученная структура становится проводником электрического тока и демонстрирует свойства магнитного материала. Это явление, которое было впервые обнаружено в 2004 году, оставалось загадкой для ученых, и вот совсем недавно исследователи из Университета штата Огайо нашли теоретическое объяснение всем возникающим эффектам, которые могут использоваться в будущем для создания новых электронных материалов, схемы из которых могут обеспечить одновременно хранение и обработку цифровых данных.Производя вычисления математических моделей, в которых были учтены все известные свойства обоих материалов, группа ученых, возглавляемая профессором Мохит Рэндерия (Mohit Randeria), натолкнулась на объяснение нелепого с научной точки зрения факта — контакт двух немагнитных материалов приводит к возникновению экзотических эффектов, в корне меняющих свойства этих материалов. «Мы берем два материала, которые в нормальном виде не проводят электрический ток и не являются магнитными материалами. Сложив их вместе, мы наблюдаем потрясающий эффект — через многослойный материал начинает течь электрический ток и на границе материалов наблюдаются интересные магнитные эффекты» — рассказывает профессор Рэндерия, — «Это весьма напоминает то, как слой масла между двумя кусками хлеба коренным образом изменяет вкус всего бутерброда в целом».
Основой возникновения магнитных эффектов, согласно ученым, являются так называемые «локальные магнитные моменты», которые не проявляются в нормальном состоянии двух материалов. Если не вдаваться в подробности физических и математических «дебрей», можно сказать, что эти магнитные моменты, которые можно условно принять за элементарные частицы магнетизма, начинают взаимодействовать с электронами материалов и выстраиваются в необычном спиралевидном порядке, который и является причиной изменения свойств материалов. А те, кто хочет узнать об этом более подробно, могут ознакомиться с материалами, опубликованными учеными на страницах онлайн-издания Nature Physics.
Если объяснения происходящих явлений, предложенные учеными, окажутся верными, то их использование может привести к разработке новых цифровых устройств, которые используют в своих интересах эффекты, происходящие в зоне контакта двух материалов. Теоретически, такие устройства, обладающие одновременно полупроводниковыми электрическими свойствами и магнитными свойствами, могут стать основой новых чипов, совмещающих в рамках одной структуры вычислительные блоки, с помощью которых ведется обработка информации, с блоками хранения информации.
«Имея в наличии возможность управления проводимостью и магнетизмом одного и того же материала, мы можем объединить компьютерную память с одновременной обработкой данных. Благодаря такому симбиозу станет возможной реализация совершенно новых принципов построения вычислительных систем, создание которых считается невозможным на сегодняшний день» — объясняет профессор Рэндерия.
Но, как и в большинстве подобных случаев, до практического использования данного открытия еще очень и очень далеко. Прежде чем начинать думать о практических применениях, ученым требуется добиться повторяемости и стабильности возникающих эффектов, а это можно сделать только совместными усилиями. Поэтому исследователи надеются, что к их работе подключатся и другие группы ученых, которые проведут дополнительные эксперименты, которые позволят узнать больше о явления на границах двух материалов.
