В наноматериалах обнаружены «гигантские» возмущения зарядовой плотности

В металлах так называемые электроны проводимости могут двигаться свободно, но встречая дефекты скапливаются возле них, образуя подобие ряби на поверхности воды — осцилляции Фриделя. Немецкие физики при помощи компьютерного моделирования нашли комбинацию материалов, которая усиливает эти колебания фермиевского газа и, подобно линзе, концентрирует их в определенных направлениях.

В диапазоне 50 нанометров эти «гигантские анизотропические осцилляции плотности заряда» многократно превосходят нормальный уровень колебаний, что открывает новые возможности для передачи или фильтрации магнитной информации в наноэлектронике.

Этой работе, опубликованной в Nature Communications, предшествовало знаменательное открытие. На изображениях, полученных сканирующий электронным микроскопом, сотрудники Института Петера Грюнберга в Юлихе (Германия) заметили электронные волны необычной формы: они не образовывали замкнутые концентрические окружности вокруг кислородных включений в тонкой металлической пленке, но распространялись крестообразно — в четырех противоположных направлениях. Причиной этому была почти квадратная форма ферми-поверхностей материала.

«Практически плоские ферми-поверхности в наших образцах действуют как усилитель колебаний Фриделя, которые распространяются перпендикулярно поверхностям», — поясняют ученые. Они установили, что этот эффект можно значительно усилить, варьируя толщину металла: чем больше атомных слоев, тем интенсивней осцилляции.

Существует принципиальная возможность применять такие осцилляции для обмена информацией между индивидуальными магнитными включениями, что позволило бы увеличить степень интеграции наноэлектронных компонентов. Кроме того, поскольку осцилляции Фриделя производятся спинами одной ориентации, они могут составить основу так называемых спиновых фильтров, важных элементов приложений спинтроники.

ko.com.ua