Magnonic nanoantenner:optisk inspireret databehandling med spin-bølger et skridt nærmere

En artikel blev publiceret i tidsskriftet Avancerede materialer , og vil blive vist på forsiden af ​​5. marts-nummeret, demonstrerer en ny metode til at generere og manipulere spin-bølger i nanostrukturerede magnetiske materialer. Dette arbejde åbner vejen for at udvikle nano-processorer til ekstraordinært hurtig og energieffektiv analog behandling af information.

Opdagelsen var resultatet af et samarbejde mellem magnetismegruppen i Fysikafdelingen ved Politecnico di Milano, bestående af Edoardo Albisetti, Daniela Petti og Riccardo Bertacco, Elisa Riedo-gruppen (New York University Tandon School of Engineering), Silvia Tacchi fra Istituto Officina dei Materiali fra det italienske nationale forskningsråd (CNR-IOM) i Perugia, Afdelingen for Fysik og Geologi ved University of Perugia, og PolLux Beamline hos PSI (Villigen, Schweiz).

Spin bølger, også kendt som "magnoner", er analoge med elektromagnetiske bølger for magnetisme, og forplanter sig i materialer som jern på en måde, der ligner bølgerne i havet. Sammenlignet med elektromagnetiske bølger, magnoner er kendetegnet ved unikke egenskaber, der gør dem ideelle til at udvikle miniaturiserede "analoge" computersystemer, der vil være meget mere effektive end de digitale systemer, der er tilgængelige i øjeblikket.

Indtil nu, at modulere spin-bølger efter behag var ekstremt kompleks. Artiklen udgivet i Avancerede materialer præsenterer en ny type emittere, kaldet "magnonic nanoantenner", som giver mulighed for generering af spin-bølger med kontrolleret form og udbredelse. For eksempel, det er muligt at opnå radiale bølgefronter (såsom dem, der genereres ved at kaste en sten i en vandpøl), eller plane bølgefronter (som havbølger på stranden), samt skabe fokuserede retningsstråler. Artiklen viser også, at ved at bruge flere nanoantenner samtidigt, interferens tal kan genereres "på kommando", hvilket er en nødvendig betingelse for at udvikle analoge computersystemer.

Nanoantennerne blev realiseret ved at anvende TAM-SPL teknikken (udviklet på Politecnico di Milano i samarbejde med Prof. Riedos gruppe), som giver mulighed for manipulation af materialernes magnetiske egenskaber på nanoskala. Specifikt, nanoantennerne består af små "bølger" i magnetiseringen af ​​materialet (kaldet "domænevægge" og "hvirvler"), der, når den sættes i bevægelse af et oscillerende magnetfelt, udsender spin-bølger. I betragtning af at spin-bølgernes egenskaber er knyttet til typen og de særlige karakteristika af disse krusninger, at kontrollere dem meget præcist tillod at modulere de udsendte bølger som aldrig før.