Investigadores de la Universidad de California, Orilla, han utilizado un antiferromagnet sintético a nanoescala para controlar la interacción entre magnones, una investigación que podría conducir a computadoras más rápidas y con mayor eficiencia energética.

En ferromagnetos, los espines de los electrones apuntan en la misma dirección. Para hacer que las tecnologías informáticas del futuro sean más rápidas y más eficientes energéticamente, La investigación de la espintrónica emplea la dinámica de espín (fluctuaciones de los espines de los electrones) para procesar la información. Magnones, las unidades de la mecánica cuántica de las fluctuaciones de espín, Interactuar el uno con el otro, conduciendo a características no lineales de la dinámica de espín. Tales no linealidades juegan un papel central en la memoria magnética, osciladores de par de giro, y muchas otras aplicaciones espintrónicas.

Por ejemplo, En el campo emergente de las redes neuromórficas magnéticas, una tecnología que imita al cerebro, las no linealidades son esenciales para ajustar la respuesta de las neuronas magnéticas. También, en otra área de investigación de frontera, La dinámica de espín no lineal puede volverse instrumental.

“Anticipamos que los conceptos de información cuántica y espintrónica se consolidarán en sistemas cuánticos híbridos, "dijo Igor Barsukov, profesor asistente en el Departamento de Física y Astronomía que dirigió el estudio que aparece en Materiales e interfaces aplicados . "Tendremos que controlar la dinámica de espín no lineal a nivel cuántico para lograr su funcionalidad".

Barsukov explicó que en los nanoimanes, que sirven como bloques de construcción para muchas tecnologías espintrónicas, Los magnones muestran niveles de energía cuantificados. La interacción entre los magnones sigue ciertas reglas de simetría. El equipo de investigación aprendió a diseñar la interacción magnon e identificó dos enfoques para lograr la no linealidad:romper la simetría de la configuración de espín del nanomagnet; y modificando la simetría de los magnones. Eligieron el segundo enfoque.

"Modificar la simetría magnon es el enfoque más desafiante pero también más amigable para las aplicaciones, "dijo Arezoo Etesamirad, el primer autor del trabajo de investigación y un estudiante de posgrado en el laboratorio de Barsukov.

En su enfoque, los investigadores sometieron un nanomaimán a un campo magnético que mostró falta de uniformidad en escalas de longitud nanométricas características. Este campo magnético no uniforme a nanoescala tenía que originarse a partir de otro objeto a nanoescala.

Para una fuente de tal campo magnético, los investigadores utilizaron un antiferromagnet sintético a nanoescala, o SAF, que consta de dos capas ferromagnéticas con orientación de espín antiparalelo. En su estado normal, El SAF no genera casi ningún campo perdido:el campo magnético que rodea al SAF, que es muy pequeño. Una vez que se somete a la llamada transición spin-flop, los giros se inclinan y el SAF genera un campo perdido con falta de uniformidad a nanoescala, según sea necesario. Los investigadores cambiaron el SAF entre el estado normal y el estado spin-flop de una manera controlada para activar y desactivar el campo de ruptura de simetría.

"Pudimos manipular el coeficiente de interacción de magnones en al menos un orden de magnitud, ", Dijo Etesamirad." Este es un resultado muy prometedor, que podría usarse para diseñar un acoplamiento magnón coherente en sistemas de información cuántica, crear distintos estados disipativos en redes neuromórficas magnéticas, y controlar grandes regímenes de excitación en dispositivos de par de giro ".