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德国科学家发现并生成能在磁性材料利用的自旋波
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德国科学家发现并生成能在磁性材料利用的自旋波

2020-01-15 14:49:17 来源:环球科学 点击:2336

【大比特导读】物理学家开发了一种消除不想要的阻尼的新方法,从而使自旋波更容易被利用。

更小、迅速、更高效率,作为电子元器件产品研发者努力的目标已经好多年了。比如,为使移动手机或电子计算机的单独部件实用化,现阶段,磁波被称作传统数据信息传输技术即电流的优质代替品。伴随着芯片愈来愈小,电子传输数据在某一时刻将会达到极限,由于距离很近的电子会释放出来很多热量,这就会造成物理过程的中断。

反过来,高频率磁波即便在最小的纳米技术构造中还可以散播,从而运输和解决信息内容。这类运用的物理基础是磁性材料中所谓的电子自旋,其能够被简单化为电子绕本身轴的转动。殊不知,因为存有阻尼作用,自旋波会衰减,现阶段,微电子学中的自旋波只获得了比较有限的运用 。

现如今,来源于德国明斯特大学(UniversityofMünster)的科学家开发设计了一种清除不想要的阻尼的新方式,进而使自旋波更容易被运用。“我们的结果呈现了一种运用高效率自旋驱动元器件的新方式,”该研究的核心、应用物理研究所Demokritov研究工作组的VladislavDemidov博士讲到。这类新方式也许不仅与将来微电子学的发展趋势息息相关,还将会对量子技术和新式电子计算机解决的进一步研究造成影响。该研究已经发表在《自然·通讯》报刊上。

背景与方式

磁振子学(Magnonics)是科学家研究磁性材料中的电子自旋和自旋波的行业的名字 。这一名字来自磁性粒子,称之为磁振子(magnons),相匹配于自旋波。

电子补偿自旋波干扰阻尼的最好方式,是在前段时间被发掘的自旋霍尔效应(spin Hall effect)。自旋流中的电子会以其自旋方位而产生横向偏移,这促使在磁性纳米元器件中有效地造成和操纵自旋波变成可能。殊不知,振荡中的非线性效应会造成自旋霍尔效应在具体运用中不可以正常工作,这也是为何科学家并未发现无阻尼自旋波的缘故之一 。

在他们的试验中,科学家将由坡莫合金或钴和镍做成的仅几纳米厚的磁盘放置一层薄的铂上。说白了的磁各种各样的异性出现在不一样原材料的交界层上,换句话说磁化产生在给定方向。经过均衡不一样层上的各种各样异性,研究者能够有效地抑止不好的非线性阻尼,并因而得到相关的自旋波,也就是说具备同样的频率和波形具备固定不动相位差的波。这促使科学家能够在磁场系统实现彻底阻尼补偿,容许波在空间上散播。

科学家期望他们的新方式能够对磁振子学和自旋电子学的发展方向造成深刻影响。“我们的发现为实现自旋霍尔振荡器开拓了一条新的道路,这类振荡器可以造成技术上达到实际意义级別的输出功率且相关的微波数据信号,”该研究的第一作者 、明斯特大学非线性磁动力学研究所(Institute for Nonlinear Magnetic Dynamics)的博士生 BorisDivinskiy注重道。

 

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