Журнал «Наука и жизнь» — тоже традиционно — отводит несколько страниц в двух весенних номерах представлению интересных с нашей точки зрения работ, премированных в прошедшем году. В апрельском выпуске мы рассказали о двух работах молодых учёных, удостоенных премии Правительства Москвы за 2024 год в номинациях «Химия и науки о материалах» и «Науки о Земле». В этом номере представляем ещё несколько работ.
Но прежде всё же напомним условия конкурса: премии присуждаются в 22 номинациях, из них 11 номинаций в области фундаментальных исследований и столько же — в области прикладных разработок. В области научных исследований это «Математика, механика и информатика», «Физика и астрономия», «Химия и науки о материалах», «Биология», «Медицинские науки», «Науки о Земле», «Общественные науки», «Гуманитарные науки», «Информационно-коммуникационные технологии», «Технические и инженерные науки» и «Наука — мегаполису»; в области разработок — «Авиационная и космическая техника», «Городская инфраструктура», «Биотехнологии», «Фармацевтика, медицинское оборудование и материалы», «Новые материалы и нанотехнологии», «Передовые промышленные технологии», «Передача, хранение, обработка, защита информации», «Приборостроение», «Технологии экологического развития», «Электроника и средства связи», «Энергоэффективность и энергосбережение». На получение премии могут претендовать молодые учёные Москвы в возрасте до 35 лет включительно (доктора наук — до 40 лет включительно). Представлять проекты можно как индивидуально, так и в составе научного коллектива из двух-трёх человек. Всего будет присуждено 50 премий. Итоги конкурса подведут в январе 2026 года. Подробности условий участия в конкурсе опубликованы на официальном сайте конкурса: https://nauka.mos.ru.
Новые магнитные материалы для спинтроники
Электронная компонентная база на основе традиционных полупроводников подошла к своему технологическому пределу. Это связано со стремительным уменьшением размеров элементов электронных устройств. Они должны быть не только компактными и высокопроизводительными, но одновременно потреблять меньше энергии. Очевидно, что решить подобную задачу можно, если найти принципиально новые подходы к созданию электронных устройств, а, следовательно, и к разработке материалов с соответствующими функциональными возможностями.
Альтернативой обычным полупроводниковым технологиям считается спинтроника — электроника, в которой задействуются механизмы работы, основанные на управлении собственным магнитным моментом электрона (спином), а не на переносе заряда. Спинтроника даёт возможность создавать наноразмерные стабильно работающие приборы с исключительно малым энергопотреблением, которые практически не будут нагреваться, а значит, для них не потребуются системы охлаждения.
Наиболее перспективными для спинтроники считаются двумерные магнитные материалы, весьма чувствительные к внешним воздействиям, таким как электрические и магнитные поля, давление и другим, благодаря чему их свойствами можно легко управлять. Созданные в последнее десятилетие несколько таких двумерных магнитов демонстрируют необычные свойства, которые раньше не могли предсказать.
С технологической точки зрения наибольший потенциал имеют исследования, ориентированные на создание материалов на основе двумерных соединений, легко интегрируемых в современные производственные процессы стандартных полупроводниковых технологий. Поэтому большое внимание привлекают двумерный графен и его структурные аналоги силицен, атомная решётка которого состоит из кремния, и германен, кристаллическую решётку которого составляют атомы германия. Эти материалы интересны своими свойствами, включая высокую подвижность носителей заряда, большие длины спиновой диффузии, возможность управлять шириной запрещённой зоны и таким образом изменять, например, электропроводность и спектральный диапазон поглощения света. И что важно, они демонстрируют новые квантовые явления. Однако эти материалы немагнитны, что ограничивает их применение в спинтронике. Поэтому исследователи ищут способы придания им магнитных свойств. С этой точки зрения интересны их модификации, полученные интеркалированием — внедрением магнитных атомов в межслоевое пространство кристаллической матрицы. Таким образом в систему привносятся магнитные свойства и заодно решается проблема высокой химической реактивности, присущей силицену и германену.
В НИЦ «Курчатовский институт» молодые исследователи Дмитрий Аверьянов, Игорь Каратеев и Иван Соколов под руководством доктора физико-математических наук Вячеслава Григорьевича Сторчака открыли несколько новых обширных классов двумерных магнитных материалов для устройств наноэлектроники и спинтроники на основе этих трёх двумерных структур...
