Przygotowanie ferromagnesów do szybkiej komunikacji i obliczeń

RIVERSIDE, Kalifornia – Międzynarodowy zespół kierowany przez naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside poczynił znaczne postępy w zakresie umożliwienia i wykorzystania ultraszybkiego zachowania spinowego w ferromagnetykach. szukaj, Opublikowano w „Physical Review Letters”. Zostało to podkreślone jako sugestia redaktorów, torująca drogę dla zastosowań o bardzo wysokiej częstotliwości.

Dzisiejsze smartfony i komputery działają na częstotliwościach gigahercowych, co jest miarą szybkości ich działania, a naukowcy pracują nad ich przyspieszeniem. W ramach nowych badań znaleziono sposób na osiągnięcie częstotliwości terahercowych za pomocą konwencjonalnych ferromagnetyków, co może doprowadzić do powstania technologii komunikacyjnych i komputerowych nowej generacji, które będą działać tysiąc razy szybciej.

Ferromagnetyki to materiały, w których elektrony wirują w tym samym kierunku, ale spiny również oscylują wokół tego kierunku, tworząc „fale spinowe”. Te fale wirowe są niezbędne dla powstających technologii komputerowych, odgrywając kluczową rolę w przetwarzaniu informacji i sygnałów.

„Kiedy spiny oscylują, doświadczają tarcia w wyniku interakcji z elektronami i siecią krystaliczną ferromagnetyku” – powiedział. Igor Barsukowprofesor nadzwyczajny Fizyka i astronomia, który kierował badaniem. „Co ciekawe, te interakcje powodują również, że spin zyskuje bezwładność, co prowadzi do dodatkowego rodzaju oscylacji spinu zwanego kołysaniem”.

Kiwanie głową występuje przy bardzo wysokich częstotliwościach, co czyni je wysoce pożądanym w przyszłych technologiach komputerowych i komunikacyjnych – wyjaśnił Barsukov. Powiedział, że niedawne eksperymentalne potwierdzenie przez fizyków oscylacji żywieniowych podekscytowało społeczność badaczy magnetyzmu.

„Nowoczesne zastosowania elektroniki spinowej radzą sobie ze spinami przy użyciu prądów spinowych wstrzykiwanych do magnesów” – powiedział. Rodolfa Rodriguezapierwszy autor tej pracy, jest byłym absolwentem grupy Barsukova, a obecnie pracownikiem naukowym w HRL Labs, LLC.

Barsukov i jego zespół odkryli, że wstrzyknięcie prądu spinowego z „złym” sygnałem może wywołać spontaniczne oscylacje.

„Te samopodtrzymujące się oscylacje są bardzo obiecujące dla następnej generacji technologii komputerowych i komunikacyjnych” – powiedział współautor. Alison Tosouniando niedawna student uniwersytetu w grupie Barsukova.

Według Barsukova bezwładność spinowa wprowadza do równania ruchu drugą pochodną czasu, przez co niektóre zjawiska stają się nieintuicyjne.

„Udało nam się skoordynować dynamikę napędzaną prądem spinowym i bezwładność obrotową” – powiedział. „Znaleźliśmy także podobieństwo, paralelę, między dynamiką spinu w ferromagnetykach i ferromagnetykach, co mogłoby przyspieszyć innowacje technologiczne poprzez wykorzystanie synergii między tymi polami”.

W ferromagnesie dwie równoległe, przeciwnie obracające się sieci mają zwykle nierówną ilość spinu. Materiały z antyrównoległymi siatkami spinowymi cieszą się ostatnio coraz większym zainteresowaniem jako kandydaci do ultraszybkich zastosowań, powiedział Barsukov.

„Ale nadal istnieje wiele wyzwań technologicznych” – dodał. „Nasza wiedza na temat prądów spinowych i geometrii materiału ferromagnetyków znacznie się rozwinęła w ciągu ostatnich kilku dekad. W połączeniu z niedawnym potwierdzeniem projektu NODE, dostrzegliśmy szansę, że ferromagnetyki staną się doskonałymi kandydatami do zastosowań o bardzo wysokich częstotliwościach. Nasze badanie toruje drogę za wspólne wysiłki mające na celu zbadanie idealnych materiałów i zaprojektowanie wydajnych architektur umożliwiających wykorzystanie urządzeń terahercowych.”

Tytuł papier jest „Bezwładność i drgania spontaniczne w ferromagnetykach”.

Badanie zostało wsparte przez Narodową Fundację Nauki.

UC Riverside to doktorski uniwersytet badawczy i żywe laboratorium umożliwiające pionierskie badanie zagadnień ważnych dla południowej Kalifornii, stanu i społeczności na całym świecie. Odzwierciedlając zróżnicowaną kulturę Kalifornii, na UCR studiuje ponad 26 000 studentów. Kampus szkoły medycznej został otwarty w 2013 roku i łączy się z sercem doliny Coachella poprzez UCR Palm Desert Center. Kampus wywiera roczny wpływ na gospodarkę USA o wartości ponad 2,7 miliarda dolarów. Więcej informacji można znaleźć na stronie www.ucr.edu.