Специалисты Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» первыми в мире провели уникальное экспериментальное исследование сплава Mn2FeAl (марганец-железо-алюминий), обладающего высоким потенциалом для спинтроники. Результаты работы, появившиеся на страницах престижного издания Journal of Magnetism and Magnetic Materials, показали существенные расхождения с ранее опубликованными зарубежными теоретическими расчетами, открывая новые горизонты для развития современных магнитных материалов.
Новый взгляд на свойства перспективных сплавов
Интерметаллические соединения на основе марганца, включая тройной сплав Mn2FeAl, находятся в центре пристального внимания научного сообщества. Благодаря доступности марганца и многообразию возможных кристаллографических структур, ученые рассматривают их как ведущих кандидатов для применения в устройствах спинтроники. Эта инновационная область электроники делает ставку именно на материалы с особыми магнитными и проводящими характеристиками, способных стать достойной альтернативой традиционным кремниевым технологиям.
Ключевые параметры: спиновая поляризация и структура
Один из важнейших критериев отбора материалов для устройств спинтроники — наличие полуметаллической проводимости и стопроцентной спиновой поляризации. В теории именно такие материалы позволяют создать максимально эффективные спинвентильные структуры, где все спины выровнены в одном направлении, что радикально улучшает параметры работы устройств нового поколения. Задача поиска и верификации подобных соединений, по мнению исследователей НИТУ «МИСиС», открывает простор для фундаментальных исследований и внедрения перспективных инноваций.
Эксперимент против теории: неожиданные результаты
Для проверки обоснованности зарубежных теоретических прогнозов команда ученых синтезировала однородный образец Mn2FeAl с помощью индукционной плавки и изотермического отжига. Впервые в мире были изучены магнитные и электротранспортные свойства этого материала. Оказалось, что полученный сплав проявил характеристики так называемого «фрустрированного магнетика», то есть усредненную, сильно разупорядоченную магнитную структуру с отсутствием дальнего магнитного порядка. Эти свойства противоположны ранее предсказанному состоянию полуметаллического ферромагнита Гейслера с кристаллической структурой L21, где ожидался выраженный магнитный порядок.
Изученные образцы показали аномально высокое электросопротивление, характерное для «плохих металлов», значительно отличающееся от свойств простых металлов. Таким образом, экспериментальные данные требуют пересмотра прежних теорий и открывают новый этап в разработке спинтронических материалов.
Будущие перспективы и новые научные горизонты
Несмотря на выявленные различия между теорией и практикой, проведенное исследование помогает уточнить направления поиска идеальных спинтронических материалов. Команда НИТУ «МИСиС» планирует продолжать работу по поиску и созданию соединений с полной спиновой поляризацией. Это включает как формирование новых теоретических моделей и расчетов, так и непосредственные экспериментальные проверки наиболее перспективных кандидатов.
Вклад НИТУ «МИСиС» в мировую науку
Исследование, опубликованное в Journal of Magnetism and Magnetic Materials, стало значимым вкладом в международное научное сообщество по поиску и анализу материалов для спинтроники. Работа специалистов НИТУ «МИСиС» подтвердила важность детальной экспериментальной проверки даже самых популярных теоретических представлений. Это исследование не только углубило понимание особенностей Mn2FeAl, но и задало новый импульс для отечественной и мировой материаловедческой науки, продвигая вперед технологии будущего.
Изображение: hellonage/Фотобанк RU.123RF
Источник: scientificrussia.ru
