Физики побили рекорд устойчивости одноатомных магнитов

Физики побили рекорд устойчивости одноатомных магнитов

Физики из Федеральной политехнической школы Лозанны создали рекордно устойчивый магнит, состоящий из одного атома. Частица способна сохранять свое магнитное состояние при температуре в 30 кельвинов. Время, в течение которого атом может сохранять информацию, достигает 25 минут при 10 кельвинах. По словам ученых, подобный результат приближает момент создания модулей памяти с максимальной допустимой емкостью в один бит на атом. Исследование опубликовано в журнале Science, кратко о нем сообщает пресс-релиз EPFL. 

Многие современные методы хранения информации основаны на использовании магнитных материалов. Отдельные их фрагменты — домены — играют роль магнитов, хранящих в себе "0" или "1", в зависимости от ориентации полюсов. Чтобы увеличить плотность записи, домены приходится делать все меньше и меньше, доходя до десятка нанометров. Такие размеры вплотную приближаются к масштабам единичных молекул и атомов, обеспечивающих теоретический предел плотности записи. 

Однако, в случае мономолекулярных магнитов важным становится параметр времени жизни магнитных состояний, в течение которого спин частицы остается постоянным. Он напрямую связан с временем хранения информации в ячейке. Одной из причин сокращения этого параметра являются тепловые колебания молекул и среды. Ранее материаловедам удавалось добиться величин порядка сотни секунд в при охлаждении до 10 кельвинов, новая работа на порядок улучшает этот рекорд.

В качестве исследуемого атома физики выбрали гольмий — один из редкоземельных элементов, обладающий выраженными магнитными свойствами. Ученые осадили крохотные количества атомов гольмия на поверхность немагнитной пленки из оксида магния. Осаждение происходило при температурах около 10 кельвинов, чтоб добиться минимальной подвижности атомов на поверхности. Факт осаждения подтверждали с помощью сканирующей туннельной микроскопии — атомы гольмия выглядели на сканах выпуклостями, одинаково возвышающимися над поверхностью. Расстояния между частицами на подложке достигали нескольких нанометров.

Затем ученые проанализировали время релаксации магнитных состояний. Для этого образец помещали в сильное магнитное поле (6,8 тесла), добиваясь того, чтобы все спины выстроились в одном направлении, после чего поле выключали. Характерное время, за которое намагниченность в образце рассеивалась составляло 1586 ± 131 секунда. Физики отмечают, что это время превышает аналогичный параметр у более крупных структур, например, молекул комплексов гольмия. По словам авторов, такая необычная стабильность связана с симметрией области поверхности оксида магния, с которой связываются атомы гольмия. 

Кроме того, физики исследовали как меняется поведение атомов при различных температурах, измеряя магнитный гистерезис образцов. Для этого внешнее поле медленно меняли с +6,8 тесла на -6,8 тесла и обратно. Разница в магнитных свойствах при разных направлениях изменения поля удалось наблюдать до температуры в 40 кельвинов, что говорит о способности атомов сохранять свои свойства при высоких температурах.

Предыдущий рекордсмен среди мономолекулярных магнитов — мостиковые комплексы лантанидов (РЗЭ). При температуре 13,9 кельвина их время релаксации составляет около 100 секунд. Самые маленькие из известных устойчивых магнитов — антиферромагнитные цепочки, состоящие из 12 атомов железа и ферромагнитные кластеры всего из пяти атомов железа. Время жизни магнитных состояний в них определено при 0,5 кельвина — оно достигает нескольких часов. Описанные кластеры меньших размеров, по словам авторов, сохраняют свою ориентацию лишь в течение нескольких секунд.

Владимир Королёв

N+1

Похожие новости:
Т-лучи побили рекорд скорости передачи информации
Инженерам удалось создать устройства, которые побили рекорд скорости передачи информации с использованием радиоизлучения терагерцового диапазона. Достигнутая скорость составила 3 гигабита в секунду на частоте 542 гигагерца. Работа, описывающая эксперимент, опубликована в журнале Electronics Letters, в кратком виде он описан на ..
2012-05-16 1283 0 Научные открытия
0
Американские физики научились получать небывалую температуру
Американские физики попали в Книгу рекордов Гиннесса. Во время эксперимента им удалось получить вещество, разогретое до 4 триллионов градусов Цельсия — это в 250 тысяч раз больше, чем температура в центре Солнца! Учёные сталкивали в коллайдере разогнанные почти до скорости света ядра атомов золота. ..
2012-06-26 3466 0 Научные открытия
1
Физики научились управлять теплом при помощи магнитов
Американские физики сообщили о новом способе управления потоками тепла с помощью магнитов. Результаты исследований авторы опубликовали в журнале Nature Materials, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Университета штата Огайо. В своем эксперименте ученые использовали миниатюрный ..
2015-03-26 3727 0 Научные открытия
1
Физики приблизились к созданию космической квантовой связи
Физики из шанхайского Университета науки и технологий впервые продемонстрировали возможность детекции наземными инструментами индивидуальных фотонов, посланных спутником из космоса. Препринт с описанием эксперимента выложен в архиве Корнельского университета, также о нем пишет блог издания Technology Review. Для имитации ..
2013-06-11 1426 0 Научные открытия
0
Установлен новый мировой рекорд вычисления знаков пи
Ученые установили новый рекорд по вычислению знаков числа "пи". Математическая константа посчитана с точностью до 10 триллионов знаков после запятой. Авторы достижения - американец Александр Йи и японец Шигеру Кондо.Предыдущий рекорд - 5 триллионов знаков - также принадлежит им. А весной, ..
2011-10-24 1932 1 Научные открытия
0
Физики Канады поставили абсолютный температурный рекорд
Канадские физики попали в Книгу рекордов Гиннесса: во время эксперимента им удалось получить вещество, разогретое до четырех триллионов градусов Цельсия. Это в 250 тысяч раз больше, чем температура в центре Солнца. Ученые сталкивали в коллайдере разогнанные почти до скорости света ядра атомов ..
2012-06-26 1337 0 Научные открытия
0
Европейцы побили китайский рекорд по квантовой телепортации
Ученые установили новый рекорд по дальности квантовой телепортации, передав спутанные фотоны между двумя островами на расстояние в 143 километра. Сообщение об этом было опубликовано в препринте статьи на сайте Корнельского спустя менее десяти дней после того, как китайские ..
2012-05-22 1602 0 Научные открытия
0
Физики из ФИАН получили новый сверхпроводник
Российские физики из Физического института им. П.Н. Лебедева Академии наук (ФИАН) получили новый сверхпроводящий материал. Синтезированные учеными кристаллы на основе железа и мышьяка с небольшим добавлением кобальта могут выдерживать ток до миллиона ампер на квадратный сантиметр. Это свойство в сочетании ..
2013-07-29 1890 0 Научные открытия
0
Физики рекордно сжали свет
Физики из Института гравитационной физики (Университет Лейбница) добились рекордного сжатия квантового состояния света. Ученые добились уменьшения флуктуаций амплитуды в 32 раза по сравнению со значениями флуктуаций в традиционных измерениях. Это в полтора раза улучшает предыдущий рекорд. Подобные сжатые ..
2016-09-08 1802 0 Научные открытия
0
Физики установили мировой рекорд для компактного ускорения частиц
Физики из Калифорнии установили мировой рекорд для компактного ускорителя частиц, разогнав с помощью лазера до высоких энергий субатомные частицы (электроны). Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Physical Review Letters, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте ..
2014-12-10 1637 0 Научные открытия
2
Физики выстрелили лазерным импульсом рекордной мощности
Лазер в Национальном комплексе лазерных термоядерных реакций установил новый рекорд мощности. Об этом сообщаютNature News. Рекорд был установлен еще 15 марта, однако известно об этом стало только сейчас. В рамках эксперимента 192 лазера, работающих в ультрафиолетовом диапазоне, одновременно создали импульс ..
2012-03-21 1371 0 Научные открытия
0
Поставлен рекорд по разогреву плазмы микроволнами
Учёные Института ядерной физики Сибирского отделения РАН установили рекорд по разогреву плазмы в газодинамической ловушке. Физикам удалось достичь температуры в 4,5 миллиона градусов.  Специалисты новосибирского научного центра для разогрева плазмы использовали газодинамическую ловушку ГДЛ, построенную в 1986 году, ..
2013-12-6 1489 0 Научные открытия
0
Физики сфотографировали атом водорода
Группа ученых из Германии, Греции, Нидерландов, США и Франции получила снимки атома водорода. На этих изображениях, полученных при помощи фотоионизационного микроскопа, видно распределение электронной плотности, которое полностью совпадает с результатами теоретических расчетов. Работа международной группы представлена ..
2013-05-27 2128 1 Научные открытия
0
Физики нашли бозон Хиггса
Физики установили факт существования бозона Хиггса - недостающего элемента в цепочке объяснения мироздания, сообщает РИА Новости. По данным агентства, в блогах ученых об этом говорится как о свершившемся факте, участник исследований, сотрудник НИИ ядерной физики МГУ Эдуард Боос сказал, что после ..
2012-06-19 2976 2 Научные открытия
1
Большой адронный коллайдер поставил новый рекорд энергии
Инженеры и физики Большого адронного коллайдера (БАК) провели успешный эксперимент по столкновению положительно заряженных частиц с рекордным уровнем энергии 5,02 тераэлектронвольт на каждый нуклон ядра. Достигнутая энергия в два раза превысила предыдущий «рекордный» результат. Суммарная энергия ..
2015-11-28 7410 0 Научные открытия
-1