Menor, más rápido, más eficientes energéticamente:este es el objetivo por el que los desarrolladores de dispositivos electrónicos han estado trabajando durante años. Para poder miniaturizar componentes individuales de teléfonos móviles u ordenadores, por ejemplo, Las ondas magnéticas se consideran actualmente como alternativas prometedoras al funcionamiento convencional de la transmisión de datos mediante corrientes eléctricas. La razón:a medida que los chips se hacen cada vez más pequeños, la transmisión de datos eléctricos en algún momento alcanza sus límites, porque los electrones que están muy cerca entre sí emiten mucho calor, lo que puede provocar una interrupción de los procesos físicos.

Ondas magnéticas de alta frecuencia, por el contrario, puede propagarse incluso en las nanoestructuras más pequeñas y así transmitir y procesar información. La base física de esto es el llamado espín de los electrones en el material magnético, que se puede simplificar como una rotación del electrón alrededor de su propio eje. Sin embargo, Las ondas de giro en microelectrónica hasta ahora solo han tenido un uso limitado, debido a la llamada amortiguación, que actúa sobre las ondas de giro y las debilita.

Los físicos de la Universidad de Münster (Alemania) han desarrollado un nuevo enfoque que elimina la amortiguación no deseada y facilita el uso de ondas de giro. "Nuestros resultados muestran una nueva forma de aplicación de componentes eficientes impulsados ​​por giro, "dice el Dr. Vladislav Demidov, el jefe del estudio (Instituto de Física Aplicada, Grupo de investigación Demokritov). El nuevo enfoque puede ser relevante para futuros desarrollos en microelectrónica, sino también para futuras investigaciones sobre tecnologías cuánticas y nuevos procesos informáticos. El estudio fue publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza .

Antecedentes y método:

Magnonics es el nombre del campo de investigación en el que los científicos estudian los espines de electrones y sus ondas en materiales magnéticos. El término se deriva de las partículas de magnetismo, que se llaman magnones, correspondiente a las ondas de giro.

La mejor manera de compensar electrónicamente la perturbadora amortiguación de las ondas de giro es el llamado efecto Hall de giro, que fue descubierto hace unos años. Los electrones en una corriente de espín se desvían hacia los lados dependiendo de la orientación de su espín, lo que hace posible generar y controlar de manera eficiente ondas de espín en nano-dispositivos magnéticos. Sin embargo, los llamados efectos no lineales en las oscilaciones hacen que el efecto Hall de giro no funcione correctamente en aplicaciones prácticas, una de las razones por las que los científicos aún no han podido realizar ondas de giro libres de amortiguamiento.

En su experimento, los científicos colocaron discos magnéticos hechos de permalloy o cobalto y níquel, solo unos nanómetros de grosor, sobre una fina capa de platino. Las llamadas anisotropías magnéticas actuaron sobre las interfaces de los diferentes materiales, lo que significa que la magnetización tuvo lugar en una dirección determinada. Al equilibrar las anisotropías de las diferentes capas, los investigadores pudieron suprimir eficientemente la amortiguación no lineal desfavorable y así lograr ondas de giro coherentes, es decir. ondas cuya frecuencia y forma de onda son iguales y que, por lo tanto, tienen una diferencia de fase fija. Esto permitió a los científicos lograr una compensación de amortiguación completa en el sistema de imanes, permitiendo que las ondas se propaguen espacialmente.

Los científicos esperan que su nuevo enfoque tenga un impacto significativo en los desarrollos futuros de magnónica y espintrónica. "Nuestros hallazgos abren una ruta para la implementación de osciladores de spin Hall capaces de generar señales de microondas con niveles de potencia y coherencia tecnológicamente relevantes, "destaca Boris Divinskiy, un doctorado estudiante del Instituto de Dinámica Magnética No Lineal de la Universidad de Münster y primer autor del estudio.