Ученые превратили единственную молекулу в чувствительный датчик магнитного поля

Группа исследователей из Университетского колледжа в Лондоне (University College London, UCL) и Ливерпульского университета (University of Liverpool) продемонстрировали микроскопическое устройство, в котором одна единственная молекула фталоцианина железа выполняла роль высокочувствительного датчика магнитного поля. Результаты работы этой группы, опубликованные в журнале Nature Nanotechnology, демонстрируют, как магнетизм может управлять потоком электрического тока, проходящего через одну молекулу, и как это явление может быть использовано для создания датчиков магнитного поля для жестких дисков будущих поколений, размеры которых во много раз меньше, чем размеры существующих подобных датчиков.

Напомним нашим читателям, что в жестких дисках для хранения информации используются намагниченные области специального материала, нанесенного на поверхность вращающихся дисков, пластин. Когда диск вращается, магнитное поле пересекает рабочую зону датчика, вызывая колебания текущего через него электрического тока. И, чем меньше размеры намагниченных областей, магнитных битов, тем больше емкость жесткого диска. К сожалению, уменьшение размеров магнитных битов требует пропорционального уменьшения размеров датчика магнитного поля, устанавливаемого на конце считывающей головки.

"Создание сверхминиатюрных датчиков магнитного поля является далеко не тривиальной задачей" - рассказывает Фади Эль Аллак, исследователь из UCL, который начал данные исследования и который сейчас работает на компанию Seagate Technology, - "Использование магнетизма для управления электрическим током, проходящим через объекты, размером с одну молекулу, достаточно затрудняется тем, что изменения тока в ответ на изменения магнитного поля крайне малы".

Для того, чтобы усилить воздействие магнитного поля на силу электрического тока, ученым пришлось прибегнуть к одной уловке. Молекула-датчик была расположена на специальной подложке и к ней были подведены два металлических электрода. Но эти электроды не касались молекулы непосредственно, между ними и молекулой оставался промежуток, который не давал течь прямому электрическому току через молекулу. Однако, при повышении значения электрического потенциала на электродах, некоторой части электронов удавалось эффективно преодолеть барьеры при помощи эффекта квантового туннелирования.

Соединение молекулы и электродов было сформовано таким образом, что молекула находилась ближе к одному из электродов, нежели к другому. И такой подход позволил усилить влияние магнитного поля на интенсивность туннельного эффекта. В результате электрический ток, текущий за счет туннелирования электронов достиг такого значения, что его можно было измерить без особых затруднений.

"Наша работа демонстрирует возможность создания датчика магнитного поля из единственной молекулы" - рассказывает доктор Мэтс Персон (Dr. Mats Persson), ученый с факультета химии Ливерпульского университета, - "И это можно будет использовать не только в компьютерных технологиях будущих поколений, возможности применения подобных датчиков крайне и крайне широки".

6
× Пришло новое сообщение