Группа учёных Национального исследовательского технологического университета «Московский институт стали и сплавов» и Национального института квантовых наук и радиологии (Япония) разработала материал, способный существенно увеличить плотность записываемой информации на флеш-накопители.
Новый материал также полностью снимает лимит перезаписи, что позволит внедрить устройства на его основе в актуальную технологию Big Data. Учёные использовали комбинацию из графена и полуметаллического сплава Гейслера Co
2FeGaGe (кобальт-железо-галлий-германий). Статья о его разработке опубликована в журнале Advanced Materials.
Сегодня традиционными являются накопители, где информация переносится электрическим током — это флеш-карты, SSD и HDD. Многообещающей альтернативой является спинтроника, где управление информацией реализуется не только посредством заряда электронов, но и при помощи тока спинов — собственных моментов импульса электронов.
В спинтронике устройства работают на принципе магнитного сопротивления: имеются три слоя, первый и третий из которых ферромагнитные, а средний — немагнитный. Проходя через такую структуру, электроны, в зависимости от их спина, по-разному рассеиваются, что влияет на результирующее сопротивление. Увеличение или уменьшение магнитного сопротивления позволяет управлять информацией при помощи стандартных логических битов 0 и 1.
Ранее в устройствах магнитной памяти не использовался графен: при попытках изготовления таких слоистых материалов атомы углерода вступали в реакцию с магнитным слоем, что приводило к изменению его свойств. Благодаря тщательному подбору состава сплава Гейслера, а также методов его нанесения, удалось создать более тонкий образец по сравнению с предшествующими аналогами. Это, в свою очередь, существенно повысило ёмкость устройств магнитной памяти без увеличения их физических размеров.
![]()
«Данная работа стала возможна благодаря тесному международному взаимодействию. Японский коллектив, возглавляемый доктором Сейджи Сакаем, проводит уникальные эксперименты, в то время как наша группа занимается теоретическим описанием полученных данных. Мы сотрудничаем уже много лет и получили ряд важных результатов. Японским коллегам впервые удалось получить слой графена атомарной толщины на слое полуметаллического ферромагнитного материала и измерить его свойства, — пояснил руководитель научной группы доктор физико-математических наук Павел Сорокин.
Особенность используемого в гетероструктуре сплава проявляется в стопроцентной спиновой поляризации на уровне Ферми, что является необходимым условием для использования его в спинтронных устройствах», — добавил научный сотрудник Константин Ларионов.
«В исследованной нами гетероструктуре графен не вступает в химическое взаимодействие с магнитным материалом, что позволяет сохранить его уникальные проводящие свойства», — заключил старший научный сотрудник Захар Попов.
Следующие шаги ученых — масштабирование экспериментального образца и дальнейшая модификация структуры элемента.
Группа учёных Национального исследовательского технологического университета «Московский институт стали и сплавов» и Национального института квантовых наук и радиологии (Япония) разработала материал, способный существенно увеличить плотность записываемой информации на флеш-накопители. Новый материал также полностью снимает лимит перезаписи, что позволит внедрить устройства на его основе в актуальную технологию Big Data. Учёные использовали комбинацию из графена и полуметаллического сплава Гейслера Co2FeGaGe (кобальт-железо-галлий-германий). Статья о его разработке опубликована в журнале Advanced Materials. Сегодня традиционными являются накопители, где информация переносится электрическим током — это флеш-карты, SSD и HDD. Многообещающей альтернативой является спинтроника, где управление информацией реализуется не только посредством заряда электронов, но и при помощи тока спинов — собственных моментов импульса электронов. В спинтронике устройства работают на принципе магнитного сопротивления: имеются три слоя, первый и третий из которых ферромагнитные, а средний — немагнитный. Проходя через такую структуру, электроны, в зависимости от их спина, по-разному рассеиваются, что влияет на результирующее сопротивление. Увеличение или уменьшение магнитного сопротивления позволяет управлять информацией при помощи стандартных логических битов 0 и 1. Ранее в устройствах магнитной памяти не использовался графен: при попытках изготовления таких слоистых материалов атомы углерода вступали в реакцию с магнитным слоем, что приводило к изменению его свойств. Благодаря тщательному подбору состава сплава Гейслера, а также методов его нанесения, удалось создать более тонкий образец по сравнению с предшествующими аналогами. Это, в свою очередь, существенно повысило ёмкость устройств магнитной памяти без увеличения их физических размеров. «Данная работа стала возможна благодаря тесному международному взаимодействию. Японский коллектив, возглавляемый доктором Сейджи Сакаем, проводит уникальные эксперименты, в то время как наша группа занимается теоретическим описанием полученных данных. Мы сотрудничаем уже много лет и получили ряд важных результатов. Японским коллегам впервые удалось получить слой графена атомарной толщины на слое полуметаллического ферромагнитного материала и измерить его свойства, — пояснил руководитель научной группы доктор физико-математических наук Павел Сорокин. Особенность используемого в гетероструктуре сплава проявляется в стопроцентной спиновой поляризации на уровне Ферми, что является необходимым условием для использования его в спинтронных устройствах», — добавил научный сотрудник Константин Ларионов. «В исследованной нами гетероструктуре графен не вступает в химическое взаимодействие с магнитным материалом, что позволяет сохранить его уникальные проводящие свойства», — заключил старший научный сотрудник Захар Попов. Следующие шаги ученых — масштабирование экспериментального образца и дальнейшая модификация структуры элемента.
