Наноструктуры — это материалы с размерами, ограниченными в одном или нескольких измерениях, обладающие уникальными электронными и магнитными свойствами, определяемыми спином электрона и его взаимодействием с орбитальным движением.
Спин-зависимый транспорт В тонких пленках и нанопроводах обнаруживаются эффекты, когда проводимость зависит от ориентации спина электрона. Это лежит в основе спинтроники — новой области, где информация кодируется спиновыми состояниями.
Спин-орбитальное взаимодействие В наноструктурах за счет сильного спин-орбитального взаимодействия возникает спиновая рассинхронизация и возможность управления спином электрическим полем. Это приводит к эффектам типа рамановского эффекта и спин-холла.
Квантовый эффект Кондо Возникает при взаимодействии спинов локализованных состояний (например, в точках квантового контакта или дефектах) с проводящими электронами. В наноструктурах этот эффект проявляется с усиленной интенсивностью и влияет на проводимость.
Туннельный магнитный эффект (TMR) В магнитных туннельных переходах спиновая поляризация токов зависит от взаимного направления намагниченности слоев, что позволяет создавать высокочувствительные спиновые датчики.
В наноструктурах могут формироваться коллективные возбуждения, связанные со спинами, такие как магноны — квазичастицы спиновых волн. Управление этими возбуждениями открывает перспективы для разработки магнонных логических устройств и низкоэнергетической передачи информации.
Спиновые эффекты тесно связаны с колебательными и электронными степенями свободы. Феномены спин-фононного взаимодействия влияют на релаксацию спинов и могут быть использованы для управления спиновыми состояниями через механические воздействия.
Таким образом, магнитные свойства металлических наночастиц и спиновые
эффекты в наноструктурах представляют собой фундаментальные области
исследования, объединяющие физику конденсированных сред, квантовую
механику и материалы с уникальными функциональными свойствами,
перспективными для современных технологий.