В РФ научились превращать звук в высокочастотные магнитные волны при комнатной температуре
Источник: Ярослав Филатов, На фото автор исследования Ярослав Филатов возле экспериментальной установки в лаборатории физики ферроиков ФТИ имени А.Ф. Иоффе РАН.
МОСКВА, 25 февраля /Новости науки/. Российские исследователи предложили метод, позволяющий преобразовывать акустические колебания в высокочастотные магнитные волны, которые можно использовать для передачи информации в экономичных и высокопроизводительных спинтронных устройствах. Об этом сообщила пресс-служба Российского научного фонда (РНФ).
«Ученым впервые удалось при комнатной температуре сгенерировать высокочастотные спиновые волны — согласованные колебания “магнитных стрелок” атомов — с помощью звукового импульса. Новый подход значительно проще существующих аналогов, поэтому он может ускорить разработку энергоэффективных и быстродействующих вычислительных систем, где информация обрабатывается не электрическим током, а волнами намагниченности», — отмечается в сообщении.
Это открытие сделала группа физиков из Физико-технического института имени Иоффе РАН (Санкт-Петербург), изучавшая возможность возбуждения колебаний электронных спинов в различных материалах с помощью эффекта, открытого еще в 1934 году Павлом Черенковым и Сергеем Вавиловым. Тогда ученые установили, что ускоренные частицы начинают излучать волны, если движутся быстрее предельно допустимой скорости света в среде, через которую проходят.
По схожему принципу возникают и многие другие типы колебаний, включая ударную волну при переходе самолета через звуковой барьер. При этом аналог эффекта Вавилова—Черенкова для магнитных материалов ранее оставался неизвестным, поскольку не существовало подходящего источника спиновых волн, способного перемещаться в магнитном материале с необходимой скоростью. Российские физики показали, что такими свойствами обладают тонкие пленки феррит-граната — сравнительно нового магнитного материала, на поверхность которого нанесен слой золота.
Как поясняют исследователи, этот слой преобразует падающие на него сверхкороткие лазерные импульсы в акустические сигналы. Они проникают в магнитный материал и запускают в нем аналог эффекта Вавилова—Черенкова, в результате чего формируются магнитные волны. Параметрами этих волн можно управлять, изменяя напряженность внешнего магнитного поля и другие характеристики работы устройства, что теоретически позволит гибко настраивать их в реальных спинтронных системах.
«Наше открытие позволит создать вентильный затвор для спиновых волн, в котором спиновая волна потенциально сможет влиять на намагниченность отдельного слоя. В перспективе такое устройство может реализовать концепцию “вычислений в памяти” и стать базовым функциональным элементом вычислительной магноники, способной дополнить или в ряде задач заменить традиционную вычислительную электронику», — подытожил младший научный сотрудник ФТИ имени Иоффе (Санкт-Петербург) Ярослав Филатов, слова которого приводит пресс-служба РНФ.
«Ученым впервые удалось при комнатной температуре сгенерировать высокочастотные спиновые волны — согласованные колебания “магнитных стрелок” атомов — с помощью звукового импульса. Новый подход значительно проще существующих аналогов, поэтому он может ускорить разработку энергоэффективных и быстродействующих вычислительных систем, где информация обрабатывается не электрическим током, а волнами намагниченности», — отмечается в сообщении.
Это открытие сделала группа физиков из Физико-технического института имени Иоффе РАН (Санкт-Петербург), изучавшая возможность возбуждения колебаний электронных спинов в различных материалах с помощью эффекта, открытого еще в 1934 году Павлом Черенковым и Сергеем Вавиловым. Тогда ученые установили, что ускоренные частицы начинают излучать волны, если движутся быстрее предельно допустимой скорости света в среде, через которую проходят.
По схожему принципу возникают и многие другие типы колебаний, включая ударную волну при переходе самолета через звуковой барьер. При этом аналог эффекта Вавилова—Черенкова для магнитных материалов ранее оставался неизвестным, поскольку не существовало подходящего источника спиновых волн, способного перемещаться в магнитном материале с необходимой скоростью. Российские физики показали, что такими свойствами обладают тонкие пленки феррит-граната — сравнительно нового магнитного материала, на поверхность которого нанесен слой золота.
Как поясняют исследователи, этот слой преобразует падающие на него сверхкороткие лазерные импульсы в акустические сигналы. Они проникают в магнитный материал и запускают в нем аналог эффекта Вавилова—Черенкова, в результате чего формируются магнитные волны. Параметрами этих волн можно управлять, изменяя напряженность внешнего магнитного поля и другие характеристики работы устройства, что теоретически позволит гибко настраивать их в реальных спинтронных системах.
«Наше открытие позволит создать вентильный затвор для спиновых волн, в котором спиновая волна потенциально сможет влиять на намагниченность отдельного слоя. В перспективе такое устройство может реализовать концепцию “вычислений в памяти” и стать базовым функциональным элементом вычислительной магноники, способной дополнить или в ряде задач заменить традиционную вычислительную электронику», — подытожил младший научный сотрудник ФТИ имени Иоффе (Санкт-Петербург) Ярослав Филатов, слова которого приводит пресс-служба РНФ.
