Исследования, имеющие место в лабораториях IBM, возможно, не только дадут ключ к созданию элементной базы компьютеров будущего, но и откроют дверь к пониманию процессов магнетизма на атомном уровне.
Чрезвычайно емко охарактеризовал работу одни из участников проекта, Андреас Ейнрич (Andreas Heinrich): «Мы открыли окно в атомное сердце магнетизма. Теперь мы можем позиционировать атомы и измерять магнитное взаимодействие в пределах точно формируемых структур».
Новый метод получил название «спектроскопия спин-возбуждений» (spin-excitation spectroscopy). Специалисты IBM использовали специальное оборудование – туннельный микроскоп с низкотемпературным сканированием, способный работать с магнитными полями в широком диапазоне (верхний предел в 140 тысяч раз превосходит естественное магнитное поле Земли). Кстати, за создание этого прибора двое ученых, работающих в швейцарском научно-исследовательском подразделении IBM, в 1986 году были удостоены Нобелевской премии в области физики. С его помощью удалось переместить атомы в нужное положение, а затем – измерить взаимодействие между их спинами, являющееся фундаментальным источником магнетизма.
В ходе эксперимента была создана цепочка из нескольких (до 10) атомов марганца на очень тонкой изолирующей поверхности. Ученые смогли измерить, как изменяются магнитные свойства объекта по мере добавления очередного атома. В частности, обнаружилось, что цепочка, состоящая из четного числа атомов, не имеет результирующей намагниченности, а цепочка, состоящая из нечетного числа атомов - имеет.
В долгосрочной перспективе результаты исследования имеют большое значение для вычислительной техники. Исследователи полагают, что в ближайшие два десятка лет наступил ситуация, когда улучшение транзисторов и других элементов традиционной микроэлектроники простым уменьшением размеров станет невозможно. Понадобится альтернативный подход. Сегодняшние исследования закладывают почву для возможных вариантов его реализации.
Помимо этого, ученые IBM надеются использовать разработанную методику для определения пределов возможностей памяти, основанной на явлении магнетизма. Для этого они намерены измерить энергию, необходимую для изменения групповой ориентации небольшого количества магнетически связанных атомов.
Другим перспективным направлением исследований является оценка возможности изготовления проводников, в основе которых лежат спины, и спин-версии схем молекулярного масштаба. Три года назад группа ученых IBM объединила молекулы в работоспособную электронную схему, по размеру в 260000 раз меньшую, чем существующие схемы из кремния. Если предположить, что закон Мура продолжит действовать, схемы такого масштаба станут привычными примерно к середине текущего столетия.
Наконец, ученые намерены изучить, насколько создаваемые взаимодействия спинов могут найти применение в создании квантовых информационных систем, в частности, квантовых компьютеров.
Источник: IBM