Forskere skaber og kontrollerer spin-bølger, løfte mulighederne for forbedret informationsbehandling

Et hold af New York University og University of Barcelonas fysikere har udviklet en metode til at kontrollere bevægelser, der forekommer i magnetiske materialer, som bruges til at opbevare og transportere information. Gennembruddet kunne samtidig styrke informationsbehandlingen og samtidig reducere den nødvendige energi til at gøre det.

Deres metode, rapporteret i det seneste nummer af tidsskriftet Natur nanoteknologi , manipulerer "spin bølger, " som er bølger, der bevæger sig i magnetiske materialer. Fysisk, disse spin-bølger minder meget om vandbølger - ligesom dem, der forplanter sig på overfladen af ​​et hav. Imidlertid, som elektromagnetiske bølger (dvs. lys og radiobølger), spin-bølger kan effektivt overføre energi og information fra sted til sted.

Udfordringen, videnskabsmænd har fundet, udvikler et middel til at skabe og kontrollere dem.

I den Natur nanoteknologi undersøgelse, NYU-UB-forskerne viste, hvordan dette kunne opnås.

"Spinbølger har et stort potentiale til at forbedre informationsbehandlingen og gøre den mere energieffektiv, " siger Andrew Kent, en professor ved NYU's Institut for Fysik og avisens seniorforfatter. "Vores resultater viser, at det er muligt både at skabe og lagre spin-bølgeenergi i bemærkelsesværdigt små rum. De næste trin er at forstå, hvor langt disse bølger kan forplante sig, og hvordan man bedst kan indkode information i dem."

Undersøgelsens andre forfattere inkluderede Ferran Macià, en tidligere NYU-UB Marie-Curie Fellow og nu ved University of Barcelona, og Dirk Backes, en tidligere NYU postdoc og i øjeblikket ved University of Cambridge.

I øjeblikket, elektromagnetiske bølger i antenner kan omdannes til spinbølger. Imidlertid, de resulterende spin-bølger har en lang bølgelængde og forplanter sig langsomt. Derimod kortbølgelængde spin-bølger kan bevæge sig over større afstande, hurtigere, og med mindre energi, og dermed præsentere muligheden for at forbedre en række kommunikations- og elektroniske enheder.

I den Natur nanoteknologi undersøgelse, forskerne udførte en række eksperimenter, hvor de byggede elektriske kontakter i nanometerskala for at injicere spin-polariserede elektriske strømme i magnetiske materialer - en proces udviklet til at skabe og kontrollere bevægelserne af dens spin-bølger.

Specifikt, ved at blande forskellige magnetiske kræfter var de i stand til at fange dem i et specifikt område - og danne magnetiske "dråber", der forblev på plads i stedet for at forplante sig, derved dannes en stabil energikilde. Fremtidig forskning, forskerne siger, ville derefter fokusere på måder at flytte denne lokaliserede energi på eller frigive den i form af udbredende spin-bølger.

"Vi har vidst, at spin-bølger kan forplante sig, men vi har vist i denne undersøgelse, at du kan kontrollere dem, så de vil lokalisere sig et bestemt sted, " forklarer Kent. "Ved at ændre blandingen af ​​magnetiske kræfter på disse dråber – såsom med en elektrisk strøm eller magnetfelt – burde vi være i stand til at få dem til at udsende spin-bølger, måske når energien brister, der kan kode information."