
Команда физиков из Японии и Великобритании впервые продемонстрировала спиновую проводимость в германии при комнатной температуре. При помощи «спинового насоса» ученые генерировали ток спинов через тонкий слой германия, а для его детектирования на выходе использовался обратный спиновый эффект Холла. Авторам также удалось получить оценки характерного времени релаксации и длины диффузии спинов в германии при разных температурах. Работа опубликована в Physical Review Letters.Спинтроника — по аналогии с электроникой — это область науки, в рамках которой стремятся создать устройства, в которых носителем сигнала был бы не электрон, как это происходит сейчас, а спины. Мотивация такого подхода крайне прозрачна: чтобы закодировать «0» или «1» в электронике, нужно целое устройство, например, транзистор. Несмотря на существенные успехи в их миниатюризации, даже самые маленькие транзисторы до сих пор обладают существенными по атомным меркам масштабами — около 10 нанометров.В случае со спином теоретически все оказывается проще: спин «вверх» — «1», спин «вниз» — «0». То есть не нужно никаких дополнительных узлов, спин сам по себе оказывается носителем информации. В теории такой подход очень привлекателен, но на практике его пока не удалось реализовать. Одной из основных причин этого является тот факт, что спин очень легко «переворачивается» просто из-за тепловых флуктуаций в веществе. Это затрудняет создание устройств, которые можно бы было использовать при комнатной температуре.Для решения этой проблемы авторы использовали германий — элемент четвертой группы периодической системы. В нем релаксация (переворот) спина подавляются из-за квантовой особенности: кристаллы германия симметричны относительно операции инверсии. То есть если все узлы кристалла одновременно «вывернуть наизнанку», квантовое окружение отдельно взятой точки не изменится, и у спина «не будет повода» перевернуться. По этой причине спины в германии по предположению должны сохранять свою ориентацию дольше, чем во многих других материалах.
