2010-06-21 00:43

Powstaje polskie centrum badań nad elektroniką spinową

W ramach projektu SPINLAB, laboratoria sześciu polskich placówek badawczych zostaną wyposażone w nowoczesne urządzenia i stanowiska niezbędne w badaniach dotyczących elektroniki spinowej. Ta nowa dziedzina, zwana również spintroniką została już wykorzystywana w informatyce do odczytu informacji z magnetycznych twardych dysków, a wiele nowych zastosowań jest jeszcze opracowywanych. O specyfice spintroniki opowiada w rozmowie z PAP koordynator projektu - prof. Feliks Stobiecki z Instytutu Fizyki Molekularnej PAN.

Celem projektu "Krajowe Centrum Nanostruktur Magnetycznych do Zastosowań w Elektronice Spinowej - SPINLAB" jest utworzenie nowych i modernizacja istniejących laboratoriów badawczych służących do badań nad spintroniką, a zlokalizowanych w różnych regionach kraju. By zrealizować ten cel, trzeba kupić nowoczesną aparaturę technologiczną i pomiarową.

W projekcie SPINLAB uczestniczą trzy placówki PAN: Instytut Fizyki Molekularnej w Poznaniu, Instytut Fizyki w Warszawie oraz Instytut Katalizy i Fizykochemii Powierzchni w Krakowie, a także trzy ośrodki uniwersyteckie: Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki AGH oraz Wydział Fizyki Uniwersytetu Adama Mickiewicza w Poznaniu i Wydział Fizyki Uniwersytetu w Białymstoku.

Projekt ma się zakończyć w 2011 roku. Na jego realizację przeznaczono ponad 36 mln zł z programu Innowacyjna Gospodarka.

Czym jest spintronika?

"W konwencjonalnej elektronice ładunek elektronu jest parametrem pozwalającym w sposób kontrolowany sterować jego ruchem. W spintronice wykorzystujemy dodatkowo drugą cechę elektronu, a mianowicie jego spin, który w określonych warunkach również decyduje o transporcie elektronowym" - wyjaśnia prof. Stobiecki. Spin elektronu to jego własny moment pędu, dający spinowy moment magnetyczny, który w klasycznym rozumieniu jest wiązany z ruchem obrotowym wokół własnej osi. Z definicji tej wynika, że możliwe są dwie orientacje spinowe określane jako "spin w górę" i "spin w dół".

"Metale ferromagnetyczne - m.in. żelazo, kobalt, nikiel oraz ich stopy - wykazują asymetrię w rozkładzie elektronów ze +spinem w górę+ i ze +spinem w dół+, a to oznacza, że prąd płynący przez taki przewodnik jest spinowo spolaryzowany. Wykazano, że istnieje szereg zjawisk związanych z kontrolą i manipulacją prądem spinowym" - tłumaczy naukowiec.

Dodaje, że najbardziej znane zjawiska spintroniczne to efekt gigantycznego magnetooporu (GMR), za którego odkrycie (1988 rok) Peter Grnberg i Albert Fert dostali w 2007 roku Nagrodę Nobla oraz efekt tunelowego magnetooporu (TMR). Jak opisuje specjalista, oba zjawiska dotyczą zmian oporności elektrycznej struktury złożonej z ferromagnetycznych warstw i niemagnetycznych przekładek, przewodzących i nieprzewodzących odpowiednio dla efektu GMR i TMR.

Zdaniem prof. Stobieckiego, olbrzymie zainteresowanie elektroniką spinową związane jest z tym, że niemal wszystkie zjawiska spintroniczne - np. efekty magnetooporowe, blokada kulombowska, akumulacja ładunku i - spinowa, indukowane prądem przełączanie magnetyczne - znajdują - praktyczne zastosowanie w technologiach informatycznych, konstrukcjach - sensorów i przyrządów funkcjonalnych.

Jako przykład - zastosowania efektu TMR w informatyce naukowiec wymienia głowice - odczytu, których zastosowanie w twardych dyskach pozwoliło uzyskać - znaczący wzrost gęstości zapisu informacji oraz magnetyczne pamięci - RAM. "Ten nowy rodzaj pamięci charakteryzuje się dużymi - szybkościami działania, małym poborem energii elektrycznej oraz - możliwością długiego przechowywania informacji po wyłączeniu - zasilania" - zauważa.

"Mówiąc o spintronice należy - uwzględnić to, że wszystkie zjawiska, o których wspomniałem - wcześniej zachodzą w układach warstwowych i nanostrukturach, których - rozmiary są rzędu nanometrów" - tłumaczy koordynator projektu - SPINLAB.

"Dlatego niezbędne jest wytwarzanie struktur - magnetycznych z precyzją w skali atomowej. Złożoność takich struktur - i procesów ich wytwarzania wymaga prowadzenia kompleksowych programów - badawczych, których celem jest lepsze poznanie zjawisk odpowiedzialnych - za określone właściwości magnetyczne w strukturach - nanoskopowych" - podkreśla naukowiec.

Według niego, taka - złożoność badań jest jedynie możliwa poprzez współpracę wielu - ośrodków badawczych, koordynację ich programów oraz korzystanie ze - wspólnej bazy aparaturowej, która spełniać będzie wymagania - współczesnej nanotechnologii i inżynierii materiałowej.

-

"Stworzenie takiej bazy jest celem projektu SPINLAB, który jest - projektem inwestycyjnym. Przyznane fundusze nie są przeznaczone na - badania, ale na zakup sprzętu. Programy badawcze prowadzone są przez - sześć placówek naukowych w ramach Krajowej Sieci Naukowej ARTMAG" - - zaznacza fizyk.

PAP - Nauka w Polsce, Ludwika Tomala

- -

 

agt/