Magnon -centrifugering kan styres via centrifugeringsventil

I det nye felt af magnon spintronics, forskere søger at transportere og behandle information ved hjælp af såkaldte magnonspindstrømme. I modsætning til elektriske strømme, som dagens informationsteknologi er baseret på, magnonspindstrømme leder magnetiske momenta. Disse medieres af magnetiske bølger, eller magnoner, som formerer sig gennem magnetiske materialer. En grundlæggende byggesten i magnon spintronics er magnon logik, hvorved logiske operationer behandles ved superposition af spinstrømme.

Et internationalt team af fysikere fra Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) og University of Konstanz i Tyskland og Tohoku University i Sendai, Japan, for nylig lykkedes det at tilføje et yderligere element til byggesættet med magnonlogik. I en såkaldt spinventilstruktur omfattende flere ferromagneter, det var muligt at demonstrere, at detekteringseffektiviteten af ​​magnonstrømme afhænger af enhedens magnetiske konfiguration. Generelt, dette giver forskere mulighed for at kontrollere transmission eller blokering af indgående information. Forskningsarbejdet er blevet offentliggjort i onlinetidsskriftet Naturkommunikation med en kollega fra JGU-baserede Graduate School of Excellence Materials Science i Mainz (MAINZ) som første forfatter.

Det væsentlige formål med magnon spintronics er at erstatte elektrisk ladning som informationsbæreren med magnoner. Blandt andet, magnoner giver mulighed for bølge-baseret computing, som giver flere muligheder for logisk databehandling. Magnoner formerer sig desuden i magnetiske isolatorer med sammenligneligt små tab, som udelukker udsigten til implementering af forbedret energieffektivitet ved databehandling.

Den undersøgte spinventilstruktur er et trelags system omfattende den isolerende ferromagnet yttrium jern granat (YIG), det isolerende antiferromagnet kobolt (II) oxid (CoO), og den metalliske ferromagnetiske kobolt (Co):YIG/CoO/Co. Ved hjælp af de oscillerende magnetfelter af bestrålede mikrobølger, den bevidste rotation af YIG -magnetiseringen induceres, som udsender en magnonspindstrøm til CoO. I det metalliske Co -lag, magnonspindstrømmen bliver konverteret til en ladestrøm på grund af den såkaldte inverse spin Hall-effekt, og opdages således.

Switch-lignende enhed videresender eller undertrykker magnonstrøm som elektrisk signal

Eksperimentet viste, at amplituden af ​​det detekterede signal stærkt afhænger af magnetventilen af ​​centrifugeringsventilen. I tilfælde af antiparallel justering af YIG- og Co -magnetiseringen, signalamplituden er cirka 120 procent større end i paralleltilstanden. Den gentagne omskiftning af Co-magnetiseringen afslørede yderligere effektens robusthed og ligeledes dens egnethed til lang tids drift. "Alt i alt, denne effekt tillader i nogen grad implementering af en switch-lignende enhed, som undertrykker eller videresender magnonstrømmen som et elektrisk signal, "sagde Joel Cramer, første forfatter til artiklen og medlem af Graduate School of Excellence Materials Science i Mainz. "Resultatet af vores eksperiment er en effekt, der kan finde anvendelse i potentielle magnonlogiske operationer, hvilket giver et væsentligt bidrag til området magnon spintronic, "Tilføjede Cramer.