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:
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 2352 1 Научные открытия
0
Ученые доказали возможность путешествия во времени
Многие из нас зачитывались в детстве Гербертом Уэллсом, а именно его самым известным произведением "Машина времени". Сейчас, когда мы повзрослели, путешествие во времени уже кажется нереальным и невозможным, но так ли это? Если верить физике, то путешествие во времени не опровергаются теорией относительности Энштейна. Следуя из теории, время ..
2011-10-15 5408 6 Научные открытия
2
Ученые доказали, что радиация даже в малых дозах – вредна
В последнее время нас все больше убеждают в том, что радиационный фон существующий на нашей планете – безвреден, но так это? За последние годы радиационный фон сильно вырос и продолжает расти, пик роста составил в середине 20го века, когда велось активное испытание радиационного оружия. ..
2011-10-15 2238 0 Научные открытия
1
Ученые опровергли миф о "пивном животе"
Ученый из Японии Хироцугу Уесима доказал, что потребление пива никак не влияет на появление у мужчин среднего возраста так называемого "пивного живота".Результаты работы были представлены на научной конференции по наркотической и алкогольной зависимости в Нагое.В течение четырех лет (с 2005 по 2008 год) ..
2011-10-15 2021 0 Научные открытия
-1
С помощью компьютерной мыши научились управлять живой
Этот эксперимент может помочь тем, кто болен эпилепсией или перенёс инсульт. На белой крысе по имени Эксперимент-47 моделируется ситуация: мозжечок разрушен болезнью, двигательные функции нарушены. Крысе вживляют электрод, который будет передавать импульсы мозга на микрочип. ..
2011-10-15 2257 0 Научные открытия
0
Найден ген, который отличает нас от приматов
За последние 3 миллиона лет, ген SRGAP2, который содержится исключительно в геноме человека был продублирован несколько раз. Данное наблюдение сделала ведущий ученый из Университета Вашингтонав городе Сиэттл, Меган Дэннис. Ученая вместе со своими коллегами смогла доказать, что увеличения количества ..
2011-10-16 2137 0 Научные открытия
-1
Ученые узнали, где гнездится жадность и алчность
Вещественное доказательство теории Зигмунда Фрейда о борьбе между бессознательными импульсами и моральными установками внутри личности предоставили на прошлой неделе ученые из университетов Цюриха и Базеля. Их исследование о личной выгоде индивидуума, точнее - тенденции к алчности, и ее взаимодействия с понятиями о справедливости, ..
2011-10-16 3314 0 Научные открытия
-1
Бактерии на дне морей образуют энергетический суперорганизм
Ученые доказали, что бактерии, обитающие в слое отложений на дне морей и океанов, образуют "суперорганизм", благодаря чему оказываются способны передавать друг другу энергию питательных веществ на больше расстояния, и полагают, что это открытие может быть использовано для выработки электроэнергии, сообщается ..
2011-10-16 2408 0 Научные открытия
0
Найдена критическая точка в эволюции мышления
Исследователи обнаружили 100000-летнюю художественную мастерскую в Южной Африке, в которой трудились первобытные хомо сапиенс и в которой уже умели окрашивать изделия охрой- самой примитивной формой краски. До сих пор считалось, что охра, которая является по существу только красочной грязью, начала ..
2011-10-16 1862 0 Научные открытия
0
К вопросу о сверхсветовой скорости движения нейтрино
Недавно в СМИ появилась информация о наблюдениях сверхсветовой скорости движения нейтрино. Как отмечалось, в среднем скорость нейтрино превышала скорость света на 0.00248 %, что составляет 7435 м/c. По мнению некоторых, это подрывает устои теории относительности. Предлагаем следующее объяснение наблюдаемым фактам, ..
2011-10-16 3971 3 Научные открытия
0
В Израиле изобрели курицу без перьев
В скором времени нужда в ощипывании кур отпадет. Израильские ученые из Rehovot Agronomy Institute недалеко от Тель-Авива вывели породу кур-бройлеров, которые напрочь лишены перьевого покрова. Внешним видом они напоминают «человека Платона» – двуногих существ без перьев, как пошутил ..
2011-10-19 1918 0 Научные открытия
0
Новый вид гигантского моллюска обнаружен в водах Антарктиды
Испанские исследователи обнаружили редкий вид моллюска в антарктических водах, который также имеет форму блюдца, как и моллюск обычного вида известный до настоящего времени, но более внушительной величины. Данный вид появился в водах Антарктики в значительно более отдаленной области, чем моллюски ..
2011-10-19 2524 0 Научные открытия
0
Преодоление скорости света не смогли опровергнуть
Подтверждения или опровержения «открытия века» - успешного опыта по преодолению скорости света - осталось ждать не так долго. Уже на следующей неделе, 27 октября, в Европейской организации ядерных исследований (CERN) начнется 11-дневный эксперимент, цель которого - доказать или опровергнуть данные о преодолении скорости ..
2011-10-20 3078 0 Научные открытия
-1
Физики впервые подтвердили эргодическую теорию
Физики впервые смогли экспериментально подтвердить положения эргодической теории - теории, объясняющей свойства динамических систем. Исследование сразу двух коллективов ученых появилось в журнале Angewandte Chemie. Коротко о нем пишет портал Physics World. Динамическими системами называют системы, ..
2011-10-21 1980 0 Научные открытия
0
Ученые разгадали тайну развития шизофрении
Как вы определяете, что мир вокруг вас реален? Результаты новых исследований показали, что способность человека отличить то, что происходит в реальности, от того, что он себе представляет, определяет область передней части мозга, которая образуется на поздней стадии развития эмбриона. У 27 процентов людей эта область оказывается ..
2011-10-21 3797 0 Научные открытия
1