El magnetismo ofrece nuevas formas de crear computadoras más potentes y energéticamente eficientes, pero la realización de la computación magnética a nanoescala es una tarea desafiante. Un equipo conjunto de Kaiserslautern informa sobre un avance crítico en el campo de la computación de potencia ultrabaja utilizando ondas magnéticas, Jena y Viena en la revista Nano letras .

Una perturbación local en el orden magnético de un imán puede propagarse a través de un material en forma de onda. Estas ondas se conocen como ondas de espín y sus cuasi-partículas asociadas se denominan magnones. Científicos de la Technische Universität Kaiserslautern, Innovent e.V. Jena y la Universidad de Viena son conocidas por su experiencia en el campo de investigación llamado 'magnonics, 'que utiliza magnones para el desarrollo de nuevos tipos de computadoras, potencialmente complementando los procesadores convencionales basados ​​en electrones que se utilizan en la actualidad.

"Una nueva generación de computadoras que usa magnones podría ser más poderosa y, sobre todo, consume menos energía. Un requisito previo importante es que seamos capaces de fabricar, las llamadas guías de onda monomodo, que nos permiten utilizar esquemas avanzados de procesamiento de señales basados ​​en ondas, "dice el profesor junior Philipp Pirro, uno de los principales científicos del proyecto. "Esto requiere empujar los tamaños de nuestras estructuras al rango nanométrico. El desarrollo de tales conductos abre, por ejemplo, un acceso al desarrollo de sistemas informáticos neuromórficos inspirados en las funcionalidades del cerebro humano ".

Sin embargo, la reducción de la tecnología magnónica a la nanoescala es un desafío:"Un material muy prometedor para aplicaciones magnónicas es el Yttrium Iron Garnet (YIG). YIG es un tipo de 'material magnético noble' ya que los magnones viven en él unas cien veces más que en otros materiales , "dice el profesor Andrii Chumak de la Universidad de Viena, el líder del proyecto. "Pero todo tiene su precio:YIG es muy complejo y difícil de manejar si intentas hacer pequeñas estructuras con él. Es por eso que las estructuras YIG tuvieron tamaños milimétricos durante décadas, y solo ahora hemos logrado bajar a 50 nanómetros, que es alrededor de 100, 000 veces más pequeño ".

Para esto, Se desarrolló una nueva tecnología especial en el Centro de nanoestructuración de la Technische Universität Kaiserslautern utilizando películas YIG cultivadas por el colaborador Dr. Carsten Dubs de Innovent e.V. de Jena. Una fina capa de metal llamado máscara, se fabrica sobre el YIG, dejando la mayor parte de la película expuesta. Luego, la muestra es bombardeada por un poderoso flujo de iones de argón, que elimina las partes desprotegidas de YIG, mientras que el material debajo de la máscara permanece intacto. Después, se quita la máscara metálica, revelando una tira fina de 50 nm del YIG terminado.

"Para el éxito de todo el proceso fue crucial encontrar los materiales adecuados para la máscara, para averiguar cuál debería ser su grosor y ajustar decenas de parámetros diferentes para guardar las propiedades de YIG, "dice Björn Heinz, el autor principal del artículo. "Después de varios años de investigaciones, finalmente encontramos lo que estábamos buscando en la combinación de capas de cromo y titanio ".

El ancho de la estructura YIG es aproximadamente mil veces menor que el grosor de un cabello humano. Después de la estructuración exitosa, los científicos continuaron estudiando la propagación de magnones para evaluar si las estructuras YIG de tamaño nanométrico mantenían las propiedades materiales superiores de las películas YIG.

"Pudimos demostrar que el proceso de estructuración tuvo solo un impacto menor en las fantásticas propiedades de este material, "Dice Heinz." Además, pudimos probar experimentalmente que los magnones pueden transportar información de manera eficiente a largas distancias en los conductos, como se predijo teóricamente antes. Estos resultados son un hito importante en el desarrollo de circuitos magnónicos y prueban la viabilidad general del procesamiento de datos basado en magnones ".