Forskere opdager hovedårsagen til energitab i spintroniske materialer

En undersøgelse ledet af University of Minnesota Twin Cities -forskere afslørede en egenskab af magnetiske materialer, der gør det muligt for ingeniører at udvikle mere effektive spintronic -enheder i fremtiden. Spintronics fokuserer på at bruge elektronernes magnetiske "spin" egenskab i stedet for deres ladning, hvilket forbedrer hastigheden og effektiviteten af ​​enheder, der bruges til computing og datalagring.

Forskningen er publiceret i Fysisk gennemgang B , et fagfællebedømt videnskabeligt tidsskrift udgivet af American Physical Society.

En af de største vejspærringer i udviklingen af ​​bedre spintronic -enheder er en effekt kaldet "dæmpning, "hvor den magnetiske energi i det væsentlige siver ud af materialerne, får dem til at være mindre effektive. Traditionelt set forskere har bebrejdet denne egenskab for interaktionen mellem elektronens spin og dens bevægelse. Imidlertid, det team, der ledes af University of Minnesota, har bevist, at der er en anden faktor-magnetoelastisk kobling, som er interaktionen mellem elektronspin, eller magnetisme, og lydpartikler.

"Vores arbejde siger ikke, at [den originale teori] er forkert, det siger bare, at det kun er en del af historien, "forklarede Bill Peria, hovedforfatter af undersøgelsen og en ph.d. studerende ved University of Minnesota's School of Physics and Astronomy. "Vi var i stand til at vise, at i disse magnetiske materialer, vi ser den adfærd, men det er faktisk kun en relativt lille brøkdel af hele dæmpningen. Der er også denne anden mekanisme, hvormed magnetismen kan dæmpes, som normalt ikke overvejes. "

Forskerne brugte en teknik kaldet ferromagnetisk resonans, som måler, hvor meget magnetisk energi der frigives eller lækker. For at forstå fænomenet, de skulle udføre denne teknik ved flere temperaturer, fra rumtemperatur til 5 Kelvin, kun fem grader over det absolutte nul og det svarer til cirka -450 grader Fahrenheit.

Undersøgelsens resultater giver et mere holistisk billede af, hvad der forårsager dæmpning. Dette vil give ingeniører mulighed for at udvikle magnetiske materialer med 'ultralav' dæmpning, der er mere energieffektive, i sidste ende fører til fremtidens computere af højere kvalitet.

"Vi bekymrer os om lav dæmpning, fordi vi, sammen med vores samarbejdspartnere, forsøger at lave enheder, hvor magnetiske excitationer kan forplante sig over lange afstande, "sagde Paul Crowell, seniorforfatter af papiret og professor ved University's School of Physics and Astronomy. "Vi forsøger at bygge de" ledninger ", hvor magnetiske signaler kan forplante sig på tværs af en chip uden at miste deres styrke."