Ferromagnetyzm oznacza skłonność materiału do wykazywania spontanicznego namagnesowania. Taka postać magnetyzmu towarzyszy nam w bardzo wielu miejscach, ale istnieje też wariant zwany ferrimagnetyzmem. W jego przypadku w odpowiednio niskich temperaturach zaczyna występować spontaniczne antyrównoległe uporządkowanie elementarnych momentów magnetycznych.
Czytaj też: Czas przepisać podręczniki do fizyki? Sensacyjny wynik eksperymentu
Jeśli zaś chodzi o temperaturę Curie, to za tym terminem kryje się wartość, po przekroczeniu której materiał ferromagnetyczny traci swoje pierwotne właściwości. A tak się składa, że przedstawiciele Institute of Science Tokyo – będący autorami artykułu zamieszczonego w Applied Physics Letters – dołożyli do tego tematu swoje trzy grosze. Albo i nawet sporo więcej.
To właśnie oni ustanowili bowiem nowy rekord temperatury Curie. Wykorzystali w tym celu półprzewodnik ferromagnetyczny, który sam w sobie jest naprawdę intrygujący. Takie materiały wykazują bowiem rzadko spotkane właściwości magnetyczne oraz cechy typowe dla półprzewodników. Taka kombinacja sprawia, że w oczach fizyków są one idealnymi kandydatami do zastosowań w dziedzinie spintroniki.
Japońscy fizycy ustanowili nowy rekord tzw. temperatury Curie w odniesieniu do ferromagnetyka
Żeby tak się jednak stało, trzeba było pewnego przełomu. Chodziło o sprawienie, by temperatura Curie dla tego konkretnego materiału stała się wyższa niż dotychczas. Oznaczałoby to możliwość działania w temperaturze pokojowej, co byłoby rzecz jasna sporym ułatwieniem – i sporą obniżką kosztów ze względu na brak konieczności drogiego chłodzenia.
Kluczem do sukcesu okazał się półprzewodnik ferromagnetyczny (Ga,Fe)Sb FMS, który powstał z wykorzystaniem metody wzrostu przepływowego na podłożach GaAs (100) z kątem odchylenia wynoszącym 10 stopni. Dzięki temu udało się utrzymać wysokie stężenie Fe, które wcześniej miało negatywny wpływ na temperaturę Curie. Co więcej, japońscy fizycy dodatkowo zachowali wysoką krystaliczność. Tym sposobem osiągnęli cel i uzyskali rekordowo wysoką wartość w okolicach 250 stopni Celsjusza.
Czytaj też: Ten tajemniczy materiał zrewolucjonizuje komputery kwantowe. Tak to można przechowywać informacje
A wszystko dzięki nowemu podejściu do wytwarzania tych struktur. A jak taki materiał wypadał w długofalowej perspektywie? Po 1,5 roku działania na otwartej przestrzeni japoński półprzewodnik ferromagnetyczny doświadczył spadku temperatury Curie do nieco poniżej 200 stopni Celsjusza. Mimo to utrzymały się jego właściwości ferromagnetyczne, dlatego można śmiało rozważać jego zastosowanie w praktyce. Teraz czas na wdrożenie tej technologii w spintronice.