Нервные узлы спинтроники

Странные дела творятся с мелкими капельками растворов нитратов кальция, марганца и меди, которые распылили сквозь горячую печь. Сначала испаряется вода, и между солями проходит химическая реакция, в результате которой из смеси исходных компонентов получается новое соединение — сложный манганит кальция и меди CaCuMn₆O₁₂. При этом бывшие капельки приобретают весьма замысловатые формы, например превращаются в деформированные микросферы, чем-то напоминающие грибы (фото 1). На всю реакцию вполне хватает 2–5 секунд.

1. Аэрозольные грибочки, которые получились в печи при нагреве до 850–950°С

Если же микросферы задержатся там дольше, то они преобразятся в нечто (фото 2), подобное клубням картофеля или нейронам мозга (трактовка зависит от фантазии того, кто рассматривает микрофотографию). Это не случайно: мелкие частицы-сферы обладают огромной поверхностной энергией и стремятся ее сократить всеми возможными способами. Один из них — образование плоских ограненных кристаллов. Они-то и «умудрились» соединиться друг с другом своеобразными перемычками.

Сходство с клетками мозга — не только внешнее. У манганитов, полученных этим способом, есть очень интересное свойство, а именно: отрицательное колоссальное туннельное магнетосопротивление. Этот термин означает, что электрическое сопротивление понижается с ростом напряженности магнитного поля на границах зерен. А механизм явления связан с тем, что при приложении магнитного поля через эти границы могут проходить только электроны с одинаковым спином. Таким образом кристаллы манганита, соединенные перемычками, оказываются прототипами устройств, которые будут полезны для спинтроники — захватившего умы многих ученых аналога электроники, в котором в качестве основного фактора передачи информации рассматривается не заряд, а квантовый параметр: спин электрона.

А.Е. Чеканова,
аспирантка факультета наук о материалах МГУ им. М.В. Ломоносова

2. Рекристаллизация микросфер проходит с участием следов жидкой фазы: небольшие затвердевшие капли видны на кристаллите-«подставке» (на него указывает стрелка)