Sciencemag.cz
Doporučujeme
Tenčí drát má (relativně) vyšší elektrický odpor. Opačně to může fungovat ve velmi tenkých vrstvách blížících se 2D a/nebo za velmi nízkých teplot. Fyzikové z University of Groningen a Brest University nyní stejný jev zaznamenali také v případě magnonů – tedy spinových vln (kvazičástic), které procházejí materiálem a přitom převracejí spiny. Zvýšení vodivosti magnonů v tenkých vrstvách elektrických izolantů bylo prudké a nečekaně k němu došlo už při pokojové teplotě.
Vědci nejprve do platiny pustili elektrický proud. Když pak elektrony ale narazily na (fero?)magnetický elektrický izolant v podobě yttrito-železitých granátů (YIG, yttrium iron garnet), samotný proud se samozřejmě zastavil; ukázalo se ale, že dál se přenáší samotná spinová excitace. Na druhém konci vrstvy YIG byla umístěna elektroda s rolí detektoru. Zde nastal opačný proces, kdy magnony zase vytvořily měřitelné elektrické napětí.
Vědci se pak rozhodli sledovat pohyb magnonů ultratenkými (nanometrovými) vrstvami YIG; i když se striktně vzato ještě nejednalo o 2D materiály, byly dost tenké na to, aby se jimi magnony mohly pohybovat prakticky jen ve dvou rozměrech. Jak se ukázalo, v porovnání s objemovým materiálem YIG se spinová (magnonová) vodivost zvýšila o tři řády. Autoři studie připouštějí, že celému jevu zdaleka plně nerozumíme; navíc je překvapivé, že růst magnonové vodivosti nastal už za pokojové teploty. Možná se zde dostáváme k nějaké nové, dosud neznámé fyzice.
Co se pak týče využití, samozřejmě se nabízí spintronika, kde nedochází k transportu samotných „fyzických“ elektronů a z toho vyplývajícímu generování tepla. Spoluautor studie Bart van Wees z University of Groningen k tomu dodává, že protože magnony jsou bosony (vlny mají celočíselný spin), mohlo by být možné vytvořit koherentní stav srovnatelný s Boseho-Einsteinovým kondenzátem a dostat se až ke spinové supravodivosti.
X.-Y. Wei et al, Giant magnon spin conductivity in ultrathin yttrium iron garnet films, Nature Materials (2022). DOI: 10.1038/s41563-022-01369-0
Zdroj: University of Groningen / Phys.org
Poznámka PH: Omluva autora, už ani samotný princip „převodu a přenosu“ mi není zrovna jasný (především výstup: jak z nějak uspořádaných spinů elektronů tedy na konci vytvořit napětí?). Možná by se to dalo využít i k přenosu klasického proudu, bez spintroniky jako takové? (Jak velké bylo výstupní napětí ve srovnání se vstupem?)
