Исследователи из Токийского университета совершили прорыв, обнаружив, что одноатомный слой сплава таллия-свинца (Tl-Pb) при воздействии света при комнатной температуре демонстрирует контролируемый, однонаправленный спин-поляризованный ток. Это открытие бросает вызов традиционным представлениям об одноатомных слоях и открывает захватывающие возможности для создания передовых спинтронных устройств.
До недавнего времени одноатомные слои считались практически прозрачными для света. Однако теперь выяснилось, что они способны активно взаимодействовать с ним. Это явление само по себе является неожиданным. Более того, спин-поляризованный ток в слое сплава ограничен одним направлением, напоминая работу диода. Это означает, что движение электронов с определенным спином контролируется, что открывает новые перспективы для спинтроники.
Спинтроника – это область электроники, которая использует спин электронов (их внутреннее вращение) для обработки и хранения информации. Новое открытие позволяет более точно манипулировать спином электронов, что может привести к созданию более эффективных и компактных электронных устройств.
Преобразование света в спин-поляризованный ток получило название кругового фотогальванического эффекта (КПГЭ). Направление тока зависит от поляризации падающего света, что открывает возможность точного управления его характеристиками.
Одним из наиболее значимых аспектов этого открытия является возможность создания ультратонких, двумерных спинтронных устройств. Поскольку толщина рабочего материала составляет всего один атом, это позволяет создавать компоненты с высокой плотностью и значительно меньшими размерами.
Материалом, который позволил сделать это открытие, стал сплав таллия-свинца в виде монослоя. Эксперименты проводились в условиях сверхвысокого вакуума для предотвращения адсорбции и окисления материала.
Учёные обнаружили, что спин электронов выравнивается по направлению тока, благодаря уникальным свойствам тонких сплавов. Это явление является ключевым для создания эффективных спинтронных устройств.
Исследование, опубликованное в журнале ACS Nano, вызвало значительный интерес в научном сообществе. Ключевыми исследователями, участвовавшими в проекте, были Рёта Акияма, Ибуки Таниучи, Рей Хобара и Сюдзи Хасегава.
Опубликованная работа носит название «Поверхностный круговой фотогальванический эффект в монослойных сплавах Tl-Pb на Si(111) с гигантским расщеплением Рашбы» и имеет уникальный DOI: 10.1021/acsnano.2025. Хотя дата публикации указана в DOI как 2025, в реальности работа была опубликована совсем недавно.
В дальнейшем исследователи планируют использовать лазер с более низкой энергией (терагерцовый диапазон) для сужения путей возбуждения, которые индуцируют КПГЭ. Также планируется изучение других двумерных тонких сплавов для повышения эффективности преобразования света в спин-поляризованный ток.
Это исследование также подчёркивает важность фундаментальных научных изысканий для технологического прогресса. Оно открывает новые пути для создания более экологичных устройств хранения данных и способствует развитию области двумерной спинтроники.
Изображение носит иллюстративный характер
До недавнего времени одноатомные слои считались практически прозрачными для света. Однако теперь выяснилось, что они способны активно взаимодействовать с ним. Это явление само по себе является неожиданным. Более того, спин-поляризованный ток в слое сплава ограничен одним направлением, напоминая работу диода. Это означает, что движение электронов с определенным спином контролируется, что открывает новые перспективы для спинтроники.
Спинтроника – это область электроники, которая использует спин электронов (их внутреннее вращение) для обработки и хранения информации. Новое открытие позволяет более точно манипулировать спином электронов, что может привести к созданию более эффективных и компактных электронных устройств.
Преобразование света в спин-поляризованный ток получило название кругового фотогальванического эффекта (КПГЭ). Направление тока зависит от поляризации падающего света, что открывает возможность точного управления его характеристиками.
Одним из наиболее значимых аспектов этого открытия является возможность создания ультратонких, двумерных спинтронных устройств. Поскольку толщина рабочего материала составляет всего один атом, это позволяет создавать компоненты с высокой плотностью и значительно меньшими размерами.
Материалом, который позволил сделать это открытие, стал сплав таллия-свинца в виде монослоя. Эксперименты проводились в условиях сверхвысокого вакуума для предотвращения адсорбции и окисления материала.
Учёные обнаружили, что спин электронов выравнивается по направлению тока, благодаря уникальным свойствам тонких сплавов. Это явление является ключевым для создания эффективных спинтронных устройств.
Исследование, опубликованное в журнале ACS Nano, вызвало значительный интерес в научном сообществе. Ключевыми исследователями, участвовавшими в проекте, были Рёта Акияма, Ибуки Таниучи, Рей Хобара и Сюдзи Хасегава.
Опубликованная работа носит название «Поверхностный круговой фотогальванический эффект в монослойных сплавах Tl-Pb на Si(111) с гигантским расщеплением Рашбы» и имеет уникальный DOI: 10.1021/acsnano.2025. Хотя дата публикации указана в DOI как 2025, в реальности работа была опубликована совсем недавно.
В дальнейшем исследователи планируют использовать лазер с более низкой энергией (терагерцовый диапазон) для сужения путей возбуждения, которые индуцируют КПГЭ. Также планируется изучение других двумерных тонких сплавов для повышения эффективности преобразования света в спин-поляризованный ток.
Это исследование также подчёркивает важность фундаментальных научных изысканий для технологического прогресса. Оно открывает новые пути для создания более экологичных устройств хранения данных и способствует развитию области двумерной спинтроники.
