Российские ученые из МФТИ, Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН и лаборатории «Магнитные метаматериалы» Саратовского государственного университета разрабатывают средства для управления высокоскоростной магнитной микроэлектроникой. Научная статья с результатами исследования опубликована в журнале Applied Physics Letters.
Как это работает?
В обычной микроэлектронике энергия или информация переносится электрическим током, представляется с помощью электрического заряда через электроны. В магнитной микроэлектронике энергию или информацию переносят спиновые волны, при которых колебания магнитных моментов (спины) атомов передаются по цепочке от одного атома к другому. Переносом магнитных взаимодействий могут заниматься магноны, квантовый аналог спиновой волны.
В 2020 году пресс-служба МФТИ объявила о том, что ученые России и США научились управлять поведением магнонов с помощью сверхкоротких вспышек лазера. Отмечалось, что благодаря этому открытию можно ускорить создание квантовых компьютеров и сверхэкономичных систем передачи информации.
Что нового сделали российские ученые?
При поддержке грантами Российского научного фонда было выяснено, как для управления высокоскоростной магнитной микроэлектроникой можно использовать антиферромагнетики с их магнитоупругими свойствами. На примере гематита Fe2O3 — оксида железа — который проявляет свои свойства при комнатной температуре, ученые показали изменение свойств спиновых волн в кристаллах гематита под внешним воздействием.
В ходе экспериментов они механическим способом деформировали пластину с материалом, а затем, сжимая или растягивая ее, увеличивали или уменьшали его резонансную частоту в терагерцовом диапазоне.
Сейчас стремительно увеличиваются скорости передачи информации и расширяются диапазоны рабочих частот. Такие изменения стали возможны благодаря, в частности, достижениям в магнонике, в том числе с помощью антиферромагнитных материалов. Они демонстрируют сверхбыструю спиновую динамику и имеют собственные частоты в гига- и терагерцовых частотах, что открывает перспективы для разработки принципиально новых высокоскоростных и сверхточных магнитных микроэлектронных устройств.
По словам Богдановой, антиферромагнетики из-за своих свойств могут быть перспективными для применения в устройствах магнитной памяти, перестраиваемых детекторах, генераторах гигагерцового и терагерцового излучения и волноводах. В перспективе планируется развивать исследования, и изготовить композиты из слоев, в которых частоты спиновых волн будут изменяться электрическим напряжением (гетероструктуры).
Читать материалы по теме:
В России разрабатывают отечественное ПО для датчиков ракетостроения, беспилотников и нефтедобычи
В Новосибирске завершили строительство крупнейшего в Сибири дата-центра
