Каждый электрон — как волчок: он крутится вокруг своей оси. Это вращение называют спином. В обычной электронике спин не используют — только заряд. А зря: если научиться управлять спином, чипы станут быстрее и экономичнее. Проблема в том, что в кремнии — главном материале электроники — спин быстро теряется, особенно в кремнии p-типа, где носителями заряда служат «дырки».

Исследователи из Японии нашли способ продлить жизнь спину. Они взяли слой кремния p-типа и сверху поместили магнитный материал Mn2CoAl — он относится к так называемым спиновым полуметаллам без энергетической щели. Между ними — тонкая плёнка оксида магния, которая помогает электронам с нужным спином проскочить в кремний. Получилась дорожка, по которой спин путешествует, не теряясь.

Учёные измерили, как долго сохраняется спин. При комнатной температуре — 0,68 наносекунды. Это мало, но уже достаточно, чтобы передать сигнал на расстояние около микрона. При охлаждении до 5 К спин живёт ещё дольше — 4,11 наносекунды. Зависимость от температуры оказалась слабой, что указывает на особый механизм релаксации — Бира–Аронова–Пикуса. Проще говоря, спин теряется из-за взаимодействия с «дырками», а не из-за примесей.

Результат важен для будущего: если спин удаётся сохранить в кремнии при комнатной температуре, можно строить спиновые транзисторы и память, которые потребляют в разы меньше энергии. Кремний уже есть на каждой фабрике — не нужно изобретать новые материалы, достаточно добавить магнитный слой.