Спінтроніка антиферомагнетиків дозволить істотно прискорити передачу даних

Японські вчені фізики з Університету Токіо (інститут фізико-хімічних досліджень) показали перенесення спінових струмів в антиферромагнетиках-ізоляторах використовую тепловий градієнт. Це дозволило істотно збільшити діапазон застосовуваних (нових) матеріалів у спінтроніці. Відкриття дає можливість покращити роботу квантових комп’ютерів та підвищити ефективність передачі даних в силу високої частоти коливань отриманих хвиль порівняно з ферромагнетиками в два порядки.

З курсу фізики ми знаємо, що спінові хвилі — це хвилі намагніченості в феро-, антиферро – і феррімагнітних матеріалах з великими хвильовими числами. Вперше були передбачені Феліксом Блохом для феромагнетиків в 1930 році. На відміну від магнітостатичних хвиль, при вивченні поширення спінових хвиль є важливим облік не тільки магнитостатического, але й обмінної взаємодії. Згідно з принципом корпускулярно-хвильового дуалізму їм відповідають квазічастинки магноны.

Спінові хвилі є колективним коливанням в орієнтації спінів. Ці хвилі можуть нести спиновый струм, як відомо у феромагнетиків, де сусідні спини вирівняні один з одним. Нове експериментальне дослідження з застосуванням теплового градієнту теж дозволяє порушувати спінової струм, де сусідні спини вказують у протилежні напрями. Це відкриття може привести до надшвидким спін-хвильових комунікацій, так як частота коливань спінових хвиль в антиферромагнетиках в 100 разів більше, ніж у феромагнетиків.

Що це дає для розвитку сучасних технологій? В силу того, що підвищена частота коливань спінових хвиль в два порядки (у 100 разів), можна істотно підвищити швидкість передачі даних, що в свою чергу зможе произвенсти прорив у створенні квантових комп’ютерів, нових процесорів і коштів теле-комунікації зв’язку. Наприклад, збільшити відгук пошукових систем, збільшивши швидкість розпізнавання як осіб, так і відбитків пальців не тільки на серверних платформах, але і в звичайних повсякденних смартфонах! Здійснюючи Kingzone під замовлення будь-яка людина зможе користуватися новими розробками безпеки, блокуваннями захисту і високою швидкістю передачі інформації будь-якого медіа формату.

Так в чому ж сіль новизни? Вчені за робоче речовина взяли оксид хрому (Cr2O3), який був покритий шаром платини (парамагнетик). Помістили робоче тіло в магнітне поле такої напруженості, що дозволило прецессировать спини магнетика. Далі з допомогою ефекту Зеєбека (температурний градієнт) були створені спінові хвилі.

Схематичне зображення: Shinichiro Seki/RIKEN Center for Emergent Matter Science

У своїх експериментах японські фізики використовували непровідний антиферромагнитный оксид хрому (Cr2O3), покритий шаром платини (парамагнетик). За допомогою зовнішнього магнітного поля автори змусили спини магнетика прецессировать — обертати свій напрямок навколо вектора індукції магнітного поля. Потім в матеріалі створили температурний градієнт — це традиційний спосіб створення спінових хвиль у ферромагнетиках з допомогою спінового ефекту Зеєбека.

Гетерогенна структура (магнетик, не магнетик) дозволила електронам перескакувати з магнітною середовища і тим самим генерувати электичний струм, причому спини орієнтовані в одну сторону, що дало поштовх для генерації другого струму всередині шару пластини.

Це дослідження опубліковане в журналі Physical Review Letters.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *