Fenomeni dipendenti dallo spin S=1/2 dei fermioni in nanostrutture e nanoelementi magnetici

Titolo originale:

Spin S=1/2 Dependent Phenomena of Fermions in Magnetic Nanostructures & Nanoelements

Contenuto del libro:

Lo scattering di fermioni di spin a metà in sistemi multistrato contenenti nanoelementi magnetici è un'ampia via per rivelare le proprietà di trasporto dei materiali, come la conduttanza, la resistenza coerente e la polarizzazione di spin della corrente elettrica. Lo scattering dipendente dallo spin è anche uno strumento diagnostico per lo studio delle strutture magnetiche degli elementi magnetici stessi.

Da un punto di vista teorico, la soluzione del problema dello scattering monodimensionale si riduce al problema della matrice di trasferimento delle onde spin-polarizzate su un sistema costituito da barriere di potenziale finito, caratterizzate da vettori di magnetizzazione classici. La loro combinazione, insieme al vettore della polarizzazione di spin dell'onda incidente, forma un sistema di allocazione generale collineare e, in alcuni casi, non complanare alle direzioni dell'interfaccia. Di conseguenza, il sistema diventa più complesso e ricco di ulteriori gradi di libertà.

Le caratteristiche di trasporto e magnetiche dipendono sostanzialmente da questi gradi di libertà e, in molti casi, permettono di governarli. Ad esempio, si consideri un sistema costituito da due barriere con magnetizzazioni non collimanti.

Si dimostra che esso possiede le proprietà “spintroniche” di base, tra cui una magnetoresistenza gigante e un effetto valvola. Inoltre, è possibile un effetto simile a quello noto in ottica come effetto Malus. Nel sistema multi-barriera si possono aggiungere anche altri gradi di libertà, come il rapporto tra le lunghezze dei vari “domini magnetici”, che è estremamente importante per il controllo degli effetti di interferenza quantistica.

I sistemi descritti sono interessanti dal punto di vista della possibilità di progettare nano dispositivi con proprietà predeterminate, nonché della possibilità di sintonizzare tali proprietà grazie ai gradi di libertà aggiuntivi. Per studiare questi sistemi, è stata effettuata una generalizzazione del noto metodo della matrice di trasferimento per sistemi non collinari.