En studie publicerad i tidskriften Vetenskap och teknik för avancerade material sammanfattar de viktigaste framgångarna hittills inom Heusler-legeringsforskningen. "Vår översiktsartikel kan fungera som en idealisk referens för forskare inom magnetiska material, " säger Atsufumi Hirohata vid University of York, STORBRITANNIEN, som är specialiserad på spintronik.

Spintronics, även känd som spinelektronik, är ett område inom tillämpad fysik som studerar användningen av elektronsnurr, istället för deras laddning, att bära information i solid-state-enheter, med minskad strömförbrukning och förbättringar av minne och bearbetningsmöjligheter.

En kategori av material som visar mycket lovande inom detta område är Heusler-legeringar:material som består av en eller två delar metall X, en del metall Y, och en del metall Z, var och en kommer från en distinkt del av det periodiska systemet för grundämnen. Det intressanta med dessa legeringar är att individuellt, metallerna är inte magnetiska, men när de kombineras, de blir magnetiska.

En stor fördel med Heusler-legeringar för spintroniska enheter är förmågan att kontrollera deras unika elektriska och magnetiska egenskaper, som är ett resultat av elektronspinn, genom att göra ändringar i deras kristallina strukturer. Men detta kräver mycket höga temperaturer, som forskare vill minska.

Under de senaste decennierna, forskare har arbetat med metoder för att odla Heusler-legeringsfilmer vid rumstemperatur på speciella substrat med kristallgitter som liknar legeringens. Interaktionen mellan de två gittren kan leda till utvecklingen av halvmetallicitet i Heusler-legeringen, där endast elektroner som snurrar i en orientering leds genom materialet medan de som snurrar i en annan inte gör det.

Forskare behöver kunna mäta egenskaper hos material för att kunna genomföra sina undersökningar. Atomstrukturen hos Heusler-legeringar kan direkt observeras genom röntgendiffraktion och indirekt mätas genom att undersöka förhållandet mellan materialets motstånd mot en elektrisk ström och temperaturförändringar. Andra tekniker finns också tillgängliga för att mäta deras magnetiska egenskaper.

Hirohata och hans kollegor arbetar för närvarande med att tillverka en metallisk magnetisk koppling gjord av Heusler-legeringsfilmer. Dessa kopplingar är gjorda av två ferromagneter åtskilda av en tunn isolator. När det isolerande lagret är tillräckligt tunt, elektroner kan tunnla från en ferromagnet till den andra. Det är lågt motstånd mot elektronrörelse så länge som ett externt magnetfält appliceras, men så fort det tas bort, materialet blir mycket motståndskraftigt mot elektronrörelser. "Dessa enheter förväntas ersätta för närvarande använda minnesceller och magnetiska sensorer, " säger Hirohata. Teamet hoppas kunna utveckla metalliska magnetiska korsningar med mycket större magnetresistans än det nuvarande rekordet vid rumstemperatur, att förverkliga ett nästa generations minne för ett hållbart samhälle.