Оксителлурид урана может стать основой сверхбыстрой памяти
Материал на основе урана, известный исследователям с 1960-х годов, неожиданно продемонстрировал свойства, которые могут оказаться полезными для электроники. В оксителлуриде урана (UOTe) физики обнаружили необычную атомную сверхструктуру, связанную с хиральностью — закрученным, повторяющимся расположением атомов в кристалле.
Открытие сделали исследователи из США с помощью методов микроскопии высокого разрешения. До этого соединение практически не привлекало внимания ученых. Доктор Мэнке Лю, доцент кафедры физики Техасского университета в Далласе, изучал материал по другой причине и при исследовании кристаллов с атомным разрешением обнаружил структуру, которую ранее не распознавали.
Материал с двойным магнетизмом
Хиральная сверхструктура влияет на движение электронов внутри кристалла и формирует необычное сочетание магнитных свойств. UOTe одновременно проявляет признаки ферромагнетизма и антиферромагнетизма.
В ферромагнитных материалах магнитные моменты атомов ориентированы в одном направлении и создают общую намагниченность. У антиферромагнетиков соседние магнитные моменты направлены противоположно, поэтому их суммарный эффект обычно компенсируется. Совмещение этих характеристик в одном соединении представляет интерес как для фундаментальной физики, так и для разработки новых электронных компонентов.
Кристаллы для исследования синтезировал доктор Шэн Ран из Вашингтонского университета в Сент-Луисе. Параллельно то же соединение изучала группа Гарвардского университета под руководством доктора Суян Сюй. Сопоставив результаты и проведя дополнительные эксперименты, ученые подтвердили наличие необычной атомной сверхструктуры.
Перспективы для компьютерной памяти
Сегодня ферромагнитные материалы широко применяются для хранения данных, в том числе в жестких дисках. Они обеспечивают высокую плотность записи, однако могут быть чувствительны к внешним магнитным полям. Антиферромагнитные материалы, напротив, обычно лучше защищены от такого воздействия и потенциально способны работать быстрее.
Если удастся использовать сочетание двух типов магнетизма на практике, память на основе подобных материалов может одновременно получить более высокую скорость и надежность. При этом речь пока идет о фундаментальном открытии: конкретные устройства и технологии производства на его основе еще предстоит разработать.
Расчеты показывают, что сопоставимые сверхрешеточные структуры могут присутствовать у сотен родственных соединений оксителлурида урана. Это расширяет поле для дальнейших исследований: ученые смогут изучать не только базовое расположение атомов, но и более крупные структуры, способные влиять на поведение электронов и магнитные свойства материалов.
