Минерал кубанит оказался незаменим в спиновой электронике
Его считали второстепенной примесью медной руды, но исследование показало: этот минерал может пригодиться в производстве запоминающих устройств и датчиков нового поколения.
Дмитрий ПавловАвтор Hi-Tech Mail
Российские ученые впервые подробно изучили структуру, магнитные и тепловые свойства ромбического кубанита — природного сульфида железа и меди с формулой CuFe2S3 и соотношением простых веществ Сu 22-24%, Fе — 40-42%, S — 34-35%. Оказалось, что этот ферромагнитный материал обладает необычным сочетанием характеристик, которое делает его перспективным для создания энергоэффективных сенсоров, элементов компьютерной памяти и компонентов спинтронных устройств. Результаты работы опубликованы в журнале Physica B: Condensed Matter.
Исследование выполнили специалисты Института геологии и геохимии имени Заварицкого УрО РАН и Физико-технического института имени Иоффе РАН совместно с коллегами из других научных центров. До сих пор кубанит рассматривался главным образом как второстепенная медная руда, и его фундаментальные свойства практически не изучались.
Магнитные волны вместо электронов
Авторы применили комплекс экспериментальных методов и теоретическое моделирование. Выяснилось, что в ромбическом кубаните существуют условия для распространения магнонов — коллективных колебаний магнитных моментов атомов. Именно магноны рассматриваются как многообещающие носители информации для будущих вычислительных систем, поскольку позволяют существенно снизить энергопотребление по сравнению с традиционной электроникой.
Кроме того, минерал продемонстрировал интересные магнитные переходы и особенности теплопереноса, что делает его потенциально полезным для разработки чувствительных датчиков и функциональных электронных компонентов.
По словам исследователей, полученные данные расширяют представления о природных магнитных материалах и показывают, что даже хорошо известные минералы могут скрывать свойства, востребованные в современных технологиях.
Исследования, подобные нашему, помогают понять, какие свойства необходимы для создания новых поколений сенсоров, элементов памяти, оптических компонентов и других устройств. Даже если сам кубанит не сразу станет промышленным материалом, он уже сейчас представляет большую ценность как природная модель для разработки и поиска новых соединений с нужными характеристиками.Елизавета Панкрушинастарший научный сотрудник лаборатории физических и химических методов исследования Института геологии и геохимии имени академика Заварицкого УрО РАН, к. х. н.
Интересные факты
Минерал кубанит был открыт на Кубе в 1843 году. В честь будущего Острова Свободы его и назвали. К российскому региону Кубань он отношения не имеет.
Крупнейшие залежи кубанита обнаружены в Канаде. В России его добывают в Норильском рудном поле.
Кубанит входит в состав некоторых метеоритов-хондритов. Самый большой космический камень с кубанитом упал на берегу озера Тагиш в Канаде.
За благородный бронзовый цвет кристаллов кубанит ценят коллекционеры минералов.
Кубанит серый — популярный колер мебельного декора австрийской фирмы Egger. Ассоциация с минералом чисто цветовая, в состав покрытия минерал не входит.
В породах кубанит всегда соседствует с халькопиритом — минералом с таким же химическим составом, но иным соотношением элементов и отсутствием магнитных свойств.
Спинтроника считается одним из ключевых направлений посткремниевой электроники. В спинтронных устройствах используется не только электрический заряд, но и спин (внутренний момент импульса) электрона, что позволяет создавать более быстрые и экономичные системы хранения и обработки данных.
О последних достижениях в области спинтроники мы рассказали здесь.
НаукаПоделиться
