За последние десятилетия плотность элементов в системах магнитной памяти увеличивалась гораздо более быстрыми темпами, чем в полупроводниковых устройствах.
Сейчас уже ясно, что нет принципиальных запретов на создание «одноатомной магнитной памяти», в которой носителями информации являются магнитные моменты (спины) отдельных атомов. Поэтому огромное значение придается разработке методов определения магнитных характеристик вещества с атомным разрешением. В работе [1] специалисты из IBM использовали для этой цели сканирующий туннельный микроскоп (СТМ) (см. рис. 1.).
Рис. 1. Измерение спектров электронных возбуждений атомов с помощью СТМ
Они измерили спектры электронных возбуждений отдельных атомов Fe и Mn, адсорбированных на поверхности нитрида меди, и, проанализировав зависимость этих спектров от величины и направления внешнего магнитного поля, нашли величины эффективных атомных магнитных моментов и энергий магнитной анизотропии E A (количественная интерпретация данных СТМ потребовала детальных численных расчетов распределения электронной плотности на поверхности).
Для атома Fe величина E A составила 1.55 мэВ вдоль оси легкого намагничивания и 0.31 мэВ в перпендикулярной этой оси плоскости. В другой работе [2] сотрудники University of Hamburg (Германия) использовали спин-поляризованный СТМ для регистрации процессов поворота («переключения») магнитных моментов наночастиц, состоящих из ~ 100 атомов Fe, и показали, что время жизни различных состояний (отличающихся направлением магнитного момента) можно регулировать путем инжекции электрического тока I ~ 1 нА (опять же спин-поляризованного). Так, увеличение I приводит к уменьшению времени жизни из-за локального джоулева нагрева на ~ 1К (эксперимент проводили при T ~ 50К). Этот эффект можно использовать для записи информации в магнитную память.