Спинтроника антиферромагнетиков позволит существенно ускорить передачу данных

Спинтроника антиферромагнетиков позволит существенно ускорить передачу данных

Японские учёные физики из Университета Токио (институт физико-химических иссследований) показали перенос спиновых токов в антиферромагнетиках-изоляторах использую тепловой градиент. Это позволило существенно увеличить диапазон применяемых (новых) материалов в спинтронике. Открытие даёт возможность улучшить работу квантовых компьютеров и повысить эффективность передачи данных в силу высокой частоты колебаний полученных волн по сравнению с ферромагнетиками в два порядка.

Из курса физики мы знаем, что спиновые волны — это волны намагниченности в ферро-, антиферро- и ферримагнитных материалах с большими волновыми числами. Впервые были предсказаны Феликсом Блохом для ферромагнетиков в 1930 году. В отличие от магнитостатических волн, при изучении распространения спиновых волн является важным учёт не только магнитостатического, но и обменного взаимодействия. Согласно принципу корпускулярно-волнового дуализма им соответствуют квазичастицы магноны.

Спиновые волны являются коллективным колебанием в ориентации спинов. Эти волны могут нести спиновый ток, как известно у ферромагнетиков, где соседние спины выровнены друг с другом. Новое экспериментальное исследование с применением теплового градиента тоже позволяет возбуждать спиновой ток, где соседние спины указывают в противоположные направления. Это открытие может привести к сверхбыстрым спин-волновым коммуникациям, так как частота колебаний спиновых волн в антиферромагнетиках в 100 раз больше, чем у ферромагнетиков.

Что это даёт для развития современных технологий? В силу того, что повышена частота колебаний спиновых волн в два порядка (в 100 раз), можно существенно повысить скорость передачи данных, что в свою очередь сможет произвенсти прорыв в создании квантовых компьютеров, новых процессоров и средст теле-коммуникации связи. Например, увеличить отклик поисковых систем, увеличив скорость распознавания как лиц, так и отпечатков пальцев не только на серверных платформах, но и в обыкновенных повседневных смартфонах! Совершая Kingzone под заказ любой человек сможет пользоваться новыми разработками безопасности, блокировками защиты и высокой скоростью передачи информации любого медиа формата.

Так в чём же соль новизны? Учёные за рабочее вещество взяли оксид хрома (Cr2O3), который был покрыт слоем платины (парамагнетик). Поместили рабочее тело в магнитное поле такой напряженности, что позволило прецессировать спины магнетика. Далее с помощью эффекта Зеебека (температурный градиент) были созданы спиновые волны.

В своих экспериментах японские физики использовали непроводящий антиферромагнитный оксид хрома (Cr2O3), покрытый слоем платины (парамагнетик). С помощью внешнего магнитного поля авторы вынудили спины магнетика прецессировать — вращать свое направление вокруг вектора индукции магнитного поля. Затем в материале создали температурный градиент — это традиционный способ создания спиновых волн в ферромагнетиках с помощью спинового эффекта Зеебека.

Гетерогенная структура (магнетик, не магнетик) позволила электронам перескакивать из магнитной среды и тем самым генерировать электический ток, причём спины были ориентированы в одну сторону, что дало толчёк для генерации второго тока внутри слоя пластины.

Это исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.

Комментарии: