Новый метод с использованием спиновых волн в магнитных материалах

Меньше, быстрее, более энергоэффективные-это цели, которые разработчики электронных устройств постоянно стремились на протяжении последних лет. Для того, чтобы иметь возможность миниатюризации отдельных компонентов мобильных телефонов или компьютеров, например, в настоящее время магнитные волны рассматриваются в качестве перспективной альтернативы для обычного функционирования передачи данных с помощью электрических токов. Причина: как чипы становятся все меньше и меньше, электрической передачи данных в какой-то момент достигает своих пределов, потому что электроны, которые находятся очень близко друг к другу, испускают много тепла, что может привести к нарушению физических процессов.

Высокие частоты, магнитные волны, напротив, могут распространяться даже в мельчайших наноструктур и таким образом передавать и обрабатывать информацию. Физической основой для этого является так называемый спин электронов в магнитном материале, которые могут быть упрощены как вращение электрона вокруг собственной оси. Однако, спиновые волны в микроэлектронике до сих пор лишь ограниченное применение, Из-за так называемого демпфирования, которая действует на спиновые волны и ослабляет их.

Физики из Университета Мюнстера (Германия) разработали новый подход, который устраняет нежелательные демпфирования и делает его проще в использовании спиновых волн. «Наши результаты показывают новый способ для применения эффективных спин-ориентированных компонентов», — говорит д-р Владислав Демидов, руководитель исследования (Институт прикладной физики, исследовательская группа дерьмократов). Новый подход может быть актуальным для будущих разработок в микроэлектронике, а также для дальнейших исследований в области квантовых технологий и новых компьютерных процессов. Исследование было опубликовано в журнале «Природа коммуникации».

Фон и способ:

Magnonics-название полевых исследований, в которых ученые изучают спинов электронов и их волн в магнитных материалах. Термин является производным от частиц магнетизм, которые называются магнонами, соответствующих спиновых волн.

Лучший способ в электронном виде компенсации тревожной затухания спиновых волн является так называемый спиновый эффект Холла, который был обнаружен несколько лет назад. Электроны в спинового тока отклоняются вбок, в зависимости от ориентации их спина, которая позволяет эффективно генерировать и контролировать спиновых волн в магнитных нано-устройств. Однако, так называемые нелинейные эффекты в колебаниях приводят к спиновый эффект Холла не работает должным образом в практических применениях — одна из причин, почему ученые еще не смогли реализовать демпфирование свободных спиновых волн.

В своем эксперименте ученые помещали магнитные диски изготовлены из пермаллоя или кобальта и никеля, всего в несколько нанометров толщиной, на тонкий слой платины. Так называемая магнитной анизотропии действовал на интерфейсы различных материалов, это означает, что намагниченность происходили в заданном направлении. Путем балансировки анизотропии различных слоев, исследователи смогли эффективно подавить неблагоприятные нелинейного демпфирования и тем самым добиться когерентных спиновых волн, т. е. волн, частота которых и волны такие же, и которые, следовательно, имеют фиксированную разность фаз. Это позволило ученым добиться полной компенсации затухания в системе магнита, что позволяет волнам распространяться в пространстве.

Ученые рассчитывают, что их новый подход будет иметь значительное влияние на будущие события в magnonics и спинтроники. «Наши результаты открывают пути для реализации спин-зал генераторы, способные генерировать СВЧ сигналов с технически соответствующих уровней мощности и согласованности», — подчеркивает Борис Дивинский, аспирант Института нелинейной магнитной динамики в Мюнстере университета и первый автор исследования.

сделать разницу: спонсорские возможности