Más elterjedt hullámtípusokkal (pl. elektromágneses vagy hangos) ellentétben a mágneses anyagokban a spinhullámok kölcsönhatása a dipoláris csatolási hatások miatt lényegében nemlineáris. A spin az elektronok belső szögimpulzusa, amely mágneses momentumot hoz létre. Ezeket a mágneses momentumokat összekapcsolva jön létre a mágnesesség amelyeket végső soron az információfeldolgozásban lehetne felhasználni.
A mágneses mező impulzusa lokálisan gerjesztheti ezeket az összekapcsolt mágneses momentumokat, ami hullámokként dinamikus terjedést idézhet elő az anyagon. Ezeket magnonoknak vagy spinhullámoknak nevezik.
Egy csapat fizikus Martin Luther Egyetem, Halle-Wittenberg (MLU) váltakozó szilárd mágneses terek felhasználásával új típusú spinhullámot állított elő. Sőt, ezekről adják az első mikroszkopikus képeket spin hullámok.
Georg Woltersdorf professzor, az MLU Fizikai Intézetéből elmondta: „Általában a magnonok nemlineáris gerjesztése egész számokat ad a kimeneti frekvenciából – 1,000 megahertzből például 2,000 vagy 3,000 lesz. Eddig csak elméletileg jósolták meg, hogy a nemlineáris folyamatok spinhullámokat generálhatnak a gerjesztési frekvencia magasabb, fél egész számú többszörösein.
Foto: Dreyer et al, Nature Communications (CC-BY-SA 4.0)
A csapat most bemutatta, hogy milyen körülmények szükségesek ezeknek a hullámoknak a létrehozásához és fázisuk szabályozásához. A fázis az a mód, ahogy egy hullám oszcillál egy adott pillanatban.
Woltersdorf mondott, "Mi vagyunk az elsők, akik kísérletekben megerősítették ezeket a gerjesztéseket, és még fel is tudtuk térképezni őket."
"A hullámok két stabil fázisállapotban generálhatók, ami azt jelenti, hogy ez a felfedezés potenciálisan felhasználható adatfeldolgozó alkalmazásokban, mivel például a számítógépek is használnak bináris rendszert."
Journal Reference:
- Dreyer R. et al. Nemlineáris spinhullámok képalkotása és fáziszárása. Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-32224-0
