Nov dosežek IJS: nova magnetna komponenta

Raziskovalci Instituta »Jožef Stefan« in Nanocentra (Center odličnosti nanoznanosti in nanotehnologije) pod vodstvom doc. dr. Tomaža Mertlja so odkrili novo magnetno komponento, ki se pojavi na stiku molekularnih polprevodnikov s kobaltom. Ta komponenta močno in pomembno vpliva na lastnosti tankih magnetnih filmov, zato odkritje odpira nove poti za razvoj nanoskopskih magnetnih naprav z ukrojenimi lastnostmi.

Elektroni niso samo električno nabiti delci, ampak tudi kvantne vrtavke oziroma kvantni magneti s kvantizirano vrtilno količino, imenovano »spin«. Zaradi njihovega električnega naboja in majhne mase so odlični nosilci električnih tokov in s tem poganjajo sodobno civilizacijo, tako v energetiki kot v digitalni informacijski tehnologiji. Pri spintronskih tehnologijah pa igra ključno vlogo kvantni magnetizem elektronov, »spin«, ki lahko prenaša in shranjuje informacije z manjšimi energijskimi izgubami.

Spintronske tehnologije so že uveljavljene na področju bralnih glav trdih diskov, ki so temelj za shranjevanje velike količine podatkov v podatkovnih centrih. Uveljavljajo se tudi na področjih tehnologij za zaznavanje. Za nadaljnji napredek spintronskih tehnologij pa je potrebno razviti pristope, ki bodo izboljšali možnosti za izdelavo nanoskopskih spintronskih elementov s točno določenimi, ukrojenimi, magnetnimi lastnostmi. Med take elemente spadajo npr. magnetni senzorji ter aktivni in pasivni elementi spintronskih vezij.

Ena od vsestranskih strategij za dosego tega cilja je tudi uporaba stikov med organskimi molekulami in kovinami. Čeprav širom po svetu raziskujejo vpliv organskih molekul na magnetne lastnosti kovinskih tankih filmov že več desetletij, pa še vedno manjka natančen vpogled v fiziko magnetizma na stiku med magnetnimi kovinami in molekulami.

Za napredek na tem področju so raziskovalci na Institutu Jožef Stefan in Nanocentru uporabili inovativen pristop, kjer so z ultrahitro magnetooptično spektroskopijo odprli vpogled v dinamične lastnosti plastovitih struktur iz molekularnih polprevodnikov in kobalta. Vpogled v dinamično obnašanje v kombinaciji z razvojem teoretičnega modela je pokazal obstoj neodvisne magnetne komponente na stiku, ki jo do sedaj ni bilo možno izluščiti s standardnimi statičnimi metodami.

Jedro raziskav so izvedli v okviru mednarodnega evropskega projekta z akronimom INTERFAST, ki spada v širši kontekst okvirnega programa Evropske unije za raziskave in inovacije, Obzorje 2020. Za raziskave je bilo ključno sodelovanje z raziskovanimi skupinami na Inštitutu za študij nanostrukturiranih materialov v Bologni (CNR-ISMN), Univerzi v Leedsu (University of Leeds) in Tehnični univerzi v Dortmundu (TU Durtmund). O rezultatih so poročali v uglednih revijah Science Advances in Nature Communications.