Ученые нашли способ управления спиновыми волнами в нанопленках
© Дарья Сокол/Пресс-служба МФТИ
Ученые продемонстрировали новые методы управления спиновыми волнами при помощи коротких лазерных импульсов в структурированных пленках феррит-граната. Найденное решение может быть востребовано для магнитной обработки данных, передачи информации с низкими энергозатратами, а также для квантовых вычислений на основе спинов. Результаты работы опубликованы в журнале Nano Letters.
«Нанофотоника открывает новые возможности в области сверхбыстрого магнетизма, — рассказывает Александр Чернов, заведующий лабораторией физики магнитных гетероструктур и спинтроники для энергосберегающих информационных технологий МФТИ. — Для создания практических приложений необходимо преодолеть субмикронный масштаб, увеличить скорость работы и многозадачность. Мы продемонстрировали, как можно преодолеть данные ограничения при помощи наноструктурирования магнитного материала. Нам удалось локализовать свет в области размером десятка нанометров и эффективно возбуждать стоячие спиновые волны различных порядков. Данный тип спиновых волн позволяет устройствам на их основе работать на высоких частотах».
Спин — собственный магнитный момент частицы, который всегда имеет направленность. В намагниченных материалах наблюдается коллективная ориентация спинов в одном направлении — магнитный порядок. Его локальное нарушение магнитного сопровождается распространением спиновой волны по системе. Этот процесс не сопряжен с переносом вещества, благодаря чему передача информации происходит с гораздо меньшими термическими потерями по сравнению с традиционными электронными способами. Данные можно закодировать в фазу или амплитуду волны, а обработать их — с помощью интерференции волн или нелинейных эффектов. Уже сейчас есть примеры создания простейших логических элементов на этой основе. Важной задачей является управление различными параметрами создаваемой волны. Для ее решения группа ученых из МФТИ и Российского квантового центра совместно с коллегами из Саратовского государственного университета и Мичиганского технологического университета использовала оптический метод.
Схема оптического возбуждения спиновых волн. Лазерный возбуждающий импульс (pump) локально нарушает спиновый порядок (спины показаны фиолетовыми стрелками). Возникающие при этом магноны анализируются с помощью зондирующего импульса (probe)
© Nano Letters
Исследователи возбуждали спиновые волны в особым образом структурированной пленке феррит-граната, модифицированного висмутом. Материал обладает уникальными оптомагнитными свойствами, обеспечивающими распространение спиновых волн на большие расстояния даже при комнатной температуре. Сама пленка состоит из гладкого нижнего слоя, покрытого одномерной решеткой с периодом 450 нм (10-9 м). Такая структура позволяет возбуждать колебания со специальным распределением спинов в волне, а кроме того локализовать центр возбуждения в пятне размером порядка 10 нм. Спиновые волны возбуждались с помощью лазерных импульсов, от характеристик которых (поляризации, длины волны, угла падения) также зависели параметры спиновых волн. Изменения в образце фиксировались также с помощью лазерных импульсов. Таким образом определялись изменения намагниченности в конкретной точке образца и другие его характеристики
Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.
Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.