はじめに
ほとんどの人の考えによれば、すべての現代の電子機器は電流の使用に基づいています。 電子の方向運動、井戸、または電荷移動。 どんなマイクロサーキットでも、膨大な数の電子が私たちのために働きます。 それらは信号を運び、私たちにとって貴重なゼロと1を記憶に保存し、すべての仕事をするので、私たちの生活は便利でシンプルです。 しかし、電荷移動に加えて、電子にはスピンという別の重要な特性があります。 そして、このプロパティは、スピントロニクスを強力に活用します。
スピントロニクスとは
スピントロニクスは、情報の物理的表現のための電子電荷に加えてスピンが使用されるデバイスの作成に焦点を当てた科学的および技術的な方向です。 スピントロニクスは確立された用語ですが、異なる解釈があります。スピン輸送エレクトロニクス、スピンベースのエレクトロニクス、または単にスピンエレクトロニクスです。
1998年7月30日付けのベル研究所（同じベル研究所）とイェール大学の科学者による共同報告で初めて「スピントロニクス」という用語が使用されました。 情報のビットを保存するために単一の原子を使用する初めてのアイデアがそこに響き、ビット自体は電子スピンの形で保存されるべきです。
私がここで言うどこでも、スピンしてスピンしますが、それは何ですか？
スピン（英語のスピン-回転、回転から）は、電子の運動量の固有のモーメントであり、空間での運動とは関係ありません。 少し簡略化すると、スピンは電子の軸周りの回転として表すことができます。
数学と物理学を思い出してください。
粒子の古典物理学では、運動量の機械的モーメント（または、運動量の瞬間）は次のようになります。
rは粒子の半径ベクトルです。
pは粒子の運動量ベクトルです。
p = 0の場合、古典的な粒子の角運動量はM = 0です。 電子の場合、p = 0の場合、M≠0。
電子のスピンには2つの値があります。
図 1.電子スピン
一般に、スピンはh（プランク定数）の単位で測定され、スピンは
。 スピンは、電子の固有の磁気モーメントに関連付けられています。
数人の読者を苦しめるには、上記の数学的記号があれば十分だと思います。 その場合、式は使用しなくなります。
電流が存在する場合にのみ磁気モーメントを生成する古典的な電荷とは異なり（たとえばソレノイドのように）、電子はゼロの運動量で磁気モーメントを持ちます。 電子は磁気スピンを持っているだけでなく、他のいくつかの素粒子だけでなく、いくつかの原子の核も持っています。
スピントロニクス効果は、フェリ磁性材料の特性を使用します。 これらは、磁気モーメントを持つ原子を含む材料（Fe-鉄、Co-コバルト、Ni-ニッケルなど）であり、特定の臨界温度（キュリー温度）未満の温度では、原子の磁気モーメントは相互に秩序化されます。 スピンの並列配置では、材料は強磁性体と呼ばれ、反平行、反強磁性体と呼ばれます。
1989年には、強磁性層と非磁性層で構成される構造が調査されました。 それらの伝導率を調べた。 図を見てください：
図2。 3層強磁性構造
図からわかるように、両方の構造は3つの層で構成されています：強磁性-構造の端から、および中央の非磁性層。 そのような構造の実際の例は、Fe-Cr-Fe（鉄-クロム-鉄）またはCo-Cu-Co（コバルト-銅-コバルト）です。 さらに、非磁性層の幅は1 nm程度であり、層の幅は電子の平均自由行程よりも小さくする必要があります。これにより、運動中の電子の散乱と損失がなくなります。 このような構造の導電率は、右図に示すように、極端な層の磁化が単方向である場合にのみ発生します。 そうでなければ、「金属絶縁体」が得られます。
そして、これはHDDとどのように関係していますか？
この場所を読んだことがある人なら誰でも、ハードドライブとは何であるかを知る必要はないと信じたいと思います。 それでは、上記のすべての恐怖はハードドライブにどのように適用されるのでしょうか？ 上記の原則を使用して、情報はハードドライブに記録されます。 HDDを分割して、記録/読み取りヘッドとデータの入ったパンケーキだけが残されるように想像してください。 ほぼ図のように。 芸術家は私のことをひどく思うので、私はすべてを模式的にしています。
図3 HDD
興味深いのは、記事内の録音/読み取りヘッドのみです。 特別に黄色のペンキで「金メッキ」しました（ペトカとヴァシリーイバノビッチに対する好奇心のように）。 一般に、これはヘッド内の1つのデバイスではなく、記録部分と読み取り部分の2つです。 読み取り部分を詳しく見てみましょう。
図4 読み取りヘッド
ご覧のとおり、ヘッドは鉄、銅、コバルト、反強磁性AFMの4つの層で構成されています。 AFMワード、または交換層とも呼ばれるように、第2層の磁場を固定するように設計されています。 2番目の層は固定と呼ばれ、わが国ではコバルトでできています。 その中で、磁場は常に一方向に向けられます。 3番目の層は導電性で、通常は銅でできており、強磁性層を分離します。 最後の層-敏感-も強磁性体でできています。 固定フィールドとは異なり、その磁場の方向は外部フィールド、つまり細胞のフィールドに依存します。 ハードドライブセルには1ビットの情報が含まれます。 セルフィールドの向きに応じて、敏感なレイヤーのフィールドの向きが変わります。 敏感な層と固定層の電界の向きが一致する場合、セルは、上記で説明した原理に従って、その導電率、つまり 電流を流し始めます。 電界の向きが反対の場合、「金属絶縁体」が得られます。 導電率の変化の影響（ウェル、または抵抗、これらは単なる相互量であるため）は、GMR-巨大磁気抵抗-巨大磁気抵抗の効果と呼ばれます。 GMR効果は80年代後半にIBMの研究所で最初に研究されましたが、それを工業化するにはほぼ10年かかりました。
そのような洗練された技術が私たちをどこでも取り囲んでいるのは非常にめまいがします。 継続する。