Дирекция наукограда Фрязино



Учеными ФИРЭ в рамках проведения фундаментальных исследований в области спинтроники разработан уникальный генератор, работающий в терагерцовом диапазоне радиоволн.

Спинтроника – достаточно молодая область современной физики, которая притягивает ученых и исследователей многообещающими практическими применениями. В приборах, основанных на применении спин-поляризованного тока, можно получить гигантскую плотность записи информации. Они будут обладать высокой скоростью и потреблять значительно меньше энергии, чем устройства традиционной электроники. Область применения спиновых устройств практически безгранична – радиосвязь, медицина, биология, космические исследования.

 

Наш корреспондент встретился с руководителем  лаборатории спинтроники ФИРЭ им. В.А. Котельникова РАН доктором физико-математических наук, лауреатом Государственной премии СССР профессором Петром Ефимовичем ЗИЛЬБЕРМАНОМ.

 

– Петр Ефимович, что такое спин электрона и спин-поляризованный ток?

 

– У электрона, как у частицы есть собственный момент количества движения и связанный с этим магнитный момент. Но это не есть вращение. У многих частиц, которые еще меньше электрона по размеру, например у нейтрино, есть так же собственный магнитный момент. Спин электрона – это внутренняя квантовая характеристика электрона.

 

Допустим, у нас есть проводящее магнитное вещество, в котором кроме электронов магнитными свойствами обладает еще и само вещество, или, как еще говорят решетка вещества. Спиновый ток – это не просто перенос спинов (транспорт спинов) электронами. При протекании тока в магнитной среде большинство спинов приобретают определенное направление, которое задается намагниченностью решетки. Спин электрона может находиться в одном из двух состояний – либо «спин-вверх» (направление спина совпадает с направлением намагниченности материала), либо «спин-вниз» (спин и намагниченность разно-направлены). Возникает спиновая поляризация тока. Орудием спинтроники и является такой ток, создаваемый электронами с преимущественно однонаправленными спинами.  Это и есть спин-поляризованный ток.

 

– Расскажите об уникальном генераторе терагерцового диапазона длин волн, разработанном в вашей лаборатории.

 

– Если при помощи тока «завести» в материал электроны со спинами, направленные против его собственной намагниченности, то «пришедшие» электроны  занимают более высокое по энергии положение. При определенных условиях им становится выгодно перейти в «низкое по энергии» положение. Такой переход сопровождается либо выделением тепла, либо электромагнитным излучением. Мы создаем для спинов условия, чтобы они могли хорошо излучать. Таким образом, был создан источник излучения, работающий в уникальном терагерцовом диапазоне.

 

Этот диапазон – трудно освояемая зона. Она лежит между СВЧ и инфракрасным диапазонами. Это два-три порядка по частоте. Широченный диапазон, который только начинают осваивать с большим трудом, и  получил название «черной дыры» в спектре электромагнитных волн. Это частоты реликтового излучения во Вселенной, частоты колебаний «больших» молекул, собственные частоты того из чего состоит человек. Мы как раз и создали источник таких волн на принципах спинтроники.

 

– Каково практическое применение терагерцового излучения?

 

– Оно запросто проникает через одежду, ткань, другие преграды. При помощи нашего излучателя можно не только просканировать  багаж в аэропортах, но и разглядеть что у человека под одеждой  – не прячет ли потенциальный террорист на теле оружие, взрывное устройство. При этом можно  определить химический состав того, что он прячет. Очень важно, что это излучение для человека совершенно безвредно. Также возможно создание широкого спектра медицинской аппаратуры диагностики и активного воздействия на исследуемый объект. Это далеко не полный пречень практических применений.

 

Возьмем, к примеру, радиосвязь. Террагерцовое излучение нельзя использовать для связи в атмосфере, так как оно поглащается влагой. Но в космосе его можно смело применять для связи между кораблями, также с его помощью можно повышать быстродействие всевозможной аппаратуры на орбитальных станциях.

 

С помощью терагерцового излучения ученые обнаруживали подлинники картин великих мастеров, скрытых под слоем краски, грунта. Эти шедевры мирового искусства давно считались утерянными.

 

– Применение спинтроники дает возможность получения гигантской плотности записи информации, до сотен гигабит на 1 кв. см поверхности. Велись ли в вашей лаборатории работы в этом направлении?

 

– Да, мы занимались вопросами записи информации. Дело в том, что спин-поляризованный ток состоит из электронов с одинаковым спином. Пропуская такой ток, мы имеем возможность изменить сопротивление на очень маленьком участке материала, практически в одной точке. Точка, в которой изменилось сопротивление, становится носителем информации, как в обычном ЭВМ, где информация записывается с помощью нулей и единиц. Грубо можно представить, что единичке соответствует, к примеру, сопротивление три ома, а нулю – два ома. Информацию можно записать на пластинке, либо создать огромное количество «столбиков» и каждый столбик переключить по-своему. И получить запоминающее устройство с огромной плотностью.

 

Кристаллическое вещество состоит из элементарных ячеек, и каждая такая ячейка может быть источником информации. Запоминающие устройства с высокой плотностью очень перспективны. Именно этим устройствам спинтроника обязана своим бурным развитием.

 

– Два слова о ваших результатах и творческих планах.

 

– Работать и продолжать исследования. Сохранять и преумножать накопленный опыт и багаж знаний. Результаты нашей работы вошли в список достижений Академии наук РФ. Не так давно мы получили статуса участника в Инновационном проекте «Сколково».  Причем наш проект получил десять положительных отзывов из десяти.

  на главную в избранное вверх
© МКУ "Дирекция Наукограда" Фрязино, 2010-2019 Рейтинг@Mail.ru