Литий-ионный транзистор с твердым электролитом

22.11.2020

Одна из самых "горячих" областей прикладной физики, спинтроника, занимается устройствами, использующими для выполнения полезных функций спин электронов. Однако измерять это фундаментальное квантовое свойство и, вообще, манипулировать им, остается непростой задачей.

Результаты исследования, предпринятого группой ученых Токийского научного университета и Национального института материаловедения (NIMS), должны помочь устранить некоторые из ограничений, свойственных современным устройствам спинтроники, такие как завышенный расход энергии, низкие рабочие температуры и потребность в редких и дорогостоящих материалах.

Японские инженеры представили простую, но, вместе с этим, эффективную стратегию изменения угла намагниченности в типичном ферромагнитном материале - магнетите (Fe3O4).

Команде удалось сконструировать окислительно-восстановительный (редокс) транзистор, содержащий тонкую пленку магнетита на оксиде магния и твердый электролит из силиката лития с микродобавкой циркония. Введение ионов лития в твердый электролит позволяло добиться вращения угла намагничивания при комнатной температуре и существенно изменить плотность электронных носителей. Это вращение намагниченности вызвано изменением спин-орбитальной связи из-за инъекции электронов в ферромагнетик.

В отличие от прежних попыток управления углом намагниченности, в которых использовали сильные внешние магнитные поля или спиновые токи, новый подход основан на обратимой электрохимической реакции. После приложения внешнего напряжения ионы лития мигрируют из верхнего электрода (оксид литий-кобальта) через электролит в слой магнетита. Ионы внедряются в структуру этого материала, образуя соединение LixFe3O4 и вызывают заметное вращение его угла намагничивания из-за изменений в носителях заряда.

Используя этот эффект, в экспериментах удалось обратимо изменять угол намагниченности примерно на 10°. Авторы смогли, увеличив напряжение, повернуть намагниченность даже на 56°, однако такие изменения уже не были полностью обратимыми из-за искажений кристаллической структуры, вызываемых ее перенасыщением ионами лития.

Полученное устройство имеет сравнительно простую конструкцию, его легко изготавливать промышленным способом. Возможность же управлять намагниченностью при комнатных температурах существенно приближает появления экономичного спинтронного оборудования для широкого круга практических задач.

<< Назад: Смешанная реальность для автомобилей 23.11.2020

>> Вперед: Утепление домов окурками 22.11.2020

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Древний лед Антарктики 01.01.2026

Изучение древних ледниковых слоев - один из самых надежных способов понять, как формировался климат Земли и как он может изменяться в будущем. Недавнее открытие международной группы исследователей в Антарктике дает уникальную возможность заглянуть на миллионы лет назад и получить ценную информацию о атмосфере нашей планеты. В районе Аллан-Хиллс ученые пробурили керны древнего льда и обнаружили слои, возраст которых оценивается примерно в 6 миллионов лет. Это старейший лед, когда-либо найденный на Земле и датированный напрямую, что делает находку беспрецедентной в истории климатологии. Особое значение имеют крошечные пузырьки воздуха, запечатленные в ледяных кристаллах. Они служат настоящими "капсулами времени", сохраняя состав атмосферы прошлого. Анализ этих пузырьков позволяет восстановить климатические условия древней Земли, когда средние температуры были выше современных, а уровень океанов значительно выше нынешнего. Древние ледяные керны можно рассматривать как подробные х ...>>

Нано-уровень управления светом 31.12.2025

Современная нанофотоника стремится превратить свет в инструмент точного управления на микроскопическом уровне. Недавние исследования международной команды ученых открывают новые возможности в этой области, позволяя манипулировать светоматериальными волнами на наноуровне с беспрецедентной точностью. Такие достижения могут стать ключом к созданию сверхбыстрых коммуникационных систем и высокочувствительных сенсоров. В центре внимания исследователей оказались гиперболические фонон-поляритоны - особый тип волн, возникающих при взаимодействии света с колебаниями вещества. Эти волны способны концентрировать свет в пространственных масштабах, значительно меньших длины его волны, что позволяет создавать устройства с высокой плотностью интеграции и повышенной функциональностью. Работа велась совместно учеными из Шанхайского транспортного университета, Национального центра нанонауки и технологий Китая, а также коллегами из Испании. Они предложили двухэтапную схему возбуждения волн: сначала ...>>

Случайная новость из Архива Вред антибиотиков и антисептиков 24.10.2023 Применение антибиотиков, широко применяемых в медицине, ветеринарии и сельском хозяйстве, сталкивается с риском развития устойчивости микроорганизмов. Новые научные исследования раскрывают потенциальные негативные последствия применения антисептиков и средств дезинфекции, подчеркивая их влияние на устойчивость бактерий даже при минимальных концентрациях. Антибиотики, предназначенные для борьбы с различными инфекциями, могут создавать условия для формирования устойчивых форм микроорганизмов. Этот риск усугубляется также использованием антисептиков и дезинфицирующих средств. Несмотря на их широкое распространение в различных сферах, от стоматологии до обработки помещений, эти вещества могут способствовать развитию устойчивости бактерий к антибиотикам. Исследователи провели анализ десяти популярных средств для дезинфекции, включая этанол, хлоргексидин, нитрат серебра, триклозан, гипохлорит натрия и другие. Несмотря на разнообразие их применения и механизмы действия, эти вещества демонстрируют схожие свойства по изменению структуры внешних мембран бактерий. Исследование выявило, что такие изменения способствуют формированию устойчивых форм микроорганизмов. Эксперименты проводились на бактерии Acinetobacter baumannii, обладающей высокой устойчивостью к антибиотикам и часто вызывающей инфекции у пациентов в реанимационных отделениях. При использовании десяти различных антисептиков выявлено влияние на геном бактерии, что проявляется в изменении активности генов, ответственных за формирование клеточной оболочки и функционирование помп множественной лекарственной устойчивости. Эти изменения могут привести к тому, что бактерии теряют чувствительность к антибиотикам, делая их менее эффективными в борьбе с инфекциями. Научные данные подчеркивают необходимость более внимательного контроля за использованием антисептиков и поиска более эффективных стратегий в борьбе с инфекциями.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025