Rychlejší a efektivnější přenos informací s ant feromagnetickou rezivostí

Elektrický proud vzrušuje superpozici dvou magnetů s lineární polarizací (označenou červenou a modrou šipkou). Energie je poté transportována přes antiferomagnetický izolátor. To lze rozpoznat jako elektrické napětí. Fotografické kredity: Obr. / Appl.: Andrew Ross, JGU

Fyzici používají antiferomagnetickou rez k přenosu informací na velké vzdálenosti při pokojové teplotě.

Ať už jde o smartphony, notebooky nebo mainframy: Přenos, zpracování a ukládání informací je v současné době založeno na jediné třídě materiálů – jako v počátcích počítačové vědy před 60 lety. Nová třída magnetických materiálů by však mohla posunout informační technologie na novou úroveň. Antiferomagnetické izolátory umožňují výpočetní rychlosti, které jsou tisíckrát rychlejší než konvenční elektronika, s výrazně menším zahříváním. Komponenty mohly být zabaleny blíže k sobě a logické moduly by se tak mohly zmenšit, což bylo dříve omezeno kvůli zvýšenému zahřívání současných komponent.

Přenos informací při pokojové teplotě

Dosud byl problém v tom, že přenos informací v antiferomagnetických izolátorech fungoval pouze při nízkých teplotách. Ale kdo by chtěl dát svůj smartphone do mrazničky, aby jej mohl používat? Fyzici z Univerzity Johannesa Gutenberga v Mainzu (JGU) nyní dokázali tento nedostatek odstranit společně s experimentátory z laboratoře CNRS / Thales, CEA Grenoble a National High Field Laboratory ve Francii a teoretiky z Centra kvantové spintroniky (QuSpin) na Norské univerzitě věd a Technologie. „Byli jsme schopni přenášet a zpracovávat informace ve standardním antiferomagnetickém izolátoru při pokojové teplotě – a to na dostatečně velké vzdálenosti, abychom umožnili zpracování informací,“ řekl vědec JGU Andrew Ross. Vědci použili oxid železitý (α-Fe)2Ó3), hlavní složka rzi, působí jako anti-feromagnetický izolátor, protože oxid železitý je široce používaný a snadno se vyrábí.

Přenos informací v magnetických izolátorech je umožněn excitacemi magnetického řádu známými jako magnony. Ty se pohybují jako vlny magnetickými materiály, podobně jako se vlny pohybují po povrchu rybníka poté, co do něj byl vržen kámen. Dříve se předpokládalo, že tyto vlny musí mít kruhovou polarizaci, aby mohly efektivně přenášet informace. U oxidu železa k takové kruhové polarizaci dochází pouze při nízkých teplotách. Mezinárodní výzkumný tým však dokázal přenášet magnony na mimořádně velké vzdálenosti i při pokojové teplotě. Ale jak to fungovalo? “Zjistili jsme, že v antiferromagnetech s jednou rovinou se mohou dva magnony s lineární polarizací překrývat a pohybovat společně.” Navzájem se doplňují a vytvářejí přibližně kruhovou polarizaci, “vysvětlil Dr. Romain Lebrun, výzkumný pracovník ve společné laboratoři CNRS / Thales v Paříži, který dříve pracoval v Mohuči. „Schopnost používat oxid železa při pokojové teplotě z něj dělá ideální hřiště pro vývoj ultrarychlých spintronických zařízení založených na antiferomagnetických izolátorech.“

Extrémně nízký útlum umožňuje energeticky efektivní přenos

Důležitou otázkou při přenosu informací je, jak rychle se informace ztrácí při pohybu magnetickými materiály. To lze kvantitativně zaznamenat s hodnotou magnetického tlumení. „Zkoumaný oxid železitý má jeden z nejnižších magnetických útlumů, jaký kdy byl u magnetických materiálů zaznamenán,“ vysvětlil profesor Mathias Kläui z Fyzikálního ústavu JGU. “Předpokládáme, že techniky vysokého magnetického pole ukážou, že i jiné antiferomagnetické materiály mají podobně nízký útlum, což je zásadní pro vývoj nové generace spintronických zařízení.” Tyto magnetické technologie s nízkým výkonem sledujeme v dlouhodobé spolupráci s našimi kolegy v norském QuSpinu a jsem rád, že tato spolupráce vyústila v další vzrušující dílo. “

Odkaz: „Transport na dlouhé vzdálenosti pomocí přenosu fází Morinem na pokojovou teplotu v monokrystalech s extrémně nízkým útlumem antiferagnetu α-Fe2Ó3„R. Lebrun, A. Ross, O. Gomonay, V. Baltz, U. Ebels, A.-L. Barra, A. Qaiumzadeh, A. Brataas, J. Sinova a M. Kläui, 10. prosince 2020, Komunikace přírody.
DOI: 10.1038 / s41467-020-20155-7

Výzkum byl nedávno publikován v Komunikace přírody a byla financována z programu EU pro výzkum a inovace Horizon 2020, Německé výzkumné nadace (DFG) a Norské rady pro výzkum.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Lipidy na membráně mozkových buněk jsou kvůli léčbě Alzheimerovy choroby většinou přehlíženy

Byly vytvořeny vazby mezi lipidovou nerovnováhou a onemocněním, kdy změny lipidů zvyšují tvorbu amyloidových plaků, což je rys Alzheimerovy choroby. Tato nerovnováha inspirovala...

Astrofyzici jsou překvapeni neočekávanými účinky černých děr mimo jejich vlastní galaxie

Umělecká kompozice supermasivní černé díry, která reguluje vývoj jejího prostředí. Autor obrázku: Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC) a Dylan Nelson (Illustris-TNG) Ve středu téměř každé...

Největší australský dinosaurus – jižní titán – právě vstoupil do knih rekordů!

Australotitan cooperensis, „Southern Titan of the Cooper“. Fotografický kredit: Vlad Konstantinov, Scott Hocknull © Eromanga Natural History Museum Co je to basketbalové hřiště tak...

„Paralelní reaktory“ na bázi fotonických krystalových vláken odhalují kolektivní analogie hmotných a solitárních molekul

A. Schéma paralelních optických solitonových reaktorů založené na dutině prstencového vláknového laseru s režimem blokování. Časová optomechanická (OM) mříž umožněná fotonickými krystalovými...

Drsná kůra, která se v noci ozývá, vede k objevení nových druhů

V lesích západní a střední Afriky se v noci ozývají hlasitá volání hybridů stromů - malých, býložravých savců, ale jejich zvuk se liší podle...

Newsletter

Subscribe to stay updated.