Team kontrollerer termiske udsving med spinstrøm

(PhysOrg.com) - Et team af forskere fra NIST Center for Nanoscale Science and Technology, universitetet i Münster, og West Virginia University har demonstreret kontrol af magnetiske termiske fluktuationer ved hjælp af strøm.

Arbejdet, rapporteret i nummeret 2. september af Fysiske anmeldelsesbreve , repræsenterer et vigtigt skridt i retning af at manipulere støjegenskaberne af magnetiske nanosensorer og hukommelsesenheder.

De magnetiske fluktuationer af en skive med en diameter på 2 µm af en Ni-Fe-legering (permalloy) blev målt under anvendelse af mikrofokus Brillouin-lysspredning, mens en strøm passerede gennem en understøttende Pt-strimmel. Strømmen genererede en spinstrøm, som blev sprøjtet ind i permalloy-skiven gennem dens bagside. Når elektroner strømmer langs Pt-striben, de spreder sig forskelligt, afhængigt af hver elektrons spin:dem med "op" spin spredes lidt mod den øverste overflade, mens dem med "ned" spin spredes lidt mod bunden. Denne "spin Hall-effekt" driver en spinstrøm, men ikke en ladestrøm, ind i bunden af ​​magnetskiven.

Målingerne viser, at de termiske fluktuationer af diskens magnetisering undertrykkes, hvis de injicerede spins er parallelle med magnetens spins, og at udsvingene forstærkes kraftigt, hvis de injicerede spins og magnetens spins er antiparallelle. Ved at ændre strømmen ned ad Pt-striben, fluktuationerne blev kontrollerbart reduceret til 0,5 gange eller forstærket til 25 gange deres termiske niveau. Den målte population af diskens magnetiske excitationer adskiller sig fra en termisk fordeling, viser, at effekten ikke blot er afkøling eller opvarmning.

Disse spændende resultater giver indsigt i kompleksiteten af ​​spinstrømfænomener og foreslår en rute til kontrollerbar manipulation af fluktuationer i fremtidige magnetiske nanoenheder.