בניגוד לסוגים נפוצים אחרים של גלים (למשל, אלקטרומגנטיים או צליל), האינטראקציה של גלי ספין בחומרים מגנטיים אינה ליניארית במהותה עקב השפעות צימוד דו-קוטביות. הספין הוא התנע הזוויתי הפנימי של אלקטרונים שמייצר מומנט מגנטי. צימוד הרגעים המגנטיים הללו יוצר את מגנטיות שיכול לשמש בסופו של דבר בעיבוד מידע.
דופק שדה מגנטי יכול לעורר באופן מקומי את המומנטים המגנטיים המקושרים הללו, מה שיכול לגרום לדינמיקה להתפשט על פני החומר כמו גלים. אלה ידועים בשם מגנונים או גלי ספין.
צוות של פיזיקאים מ אוניברסיטת מרטין לותר Hal-Wittenberg (MLU) יצרה סוג חדש של גל ספין באמצעות שדות מגנטיים מוצקים לסירוגין. יתר על כן, הם מספקים את התמונות המיקרוסקופיות הראשונות של אלה לסובב גלים.
פרופסור גאורג וולטרסדורף מהמכון לפיזיקה ב-MLU אמר, "בדרך כלל, עירור לא ליניארי של מגנונים מייצר מספרים שלמים של תדר הפלט - 1,000 מגה-הרץ הופכים ל-2,000 או 3,000, למשל. עד כה, נחזה רק תיאורטית שתהליכים לא ליניאריים יכולים ליצור גלי ספין בכפולות גבוהות יותר של חצי שלם של תדר העירור."
צילום: דרייר וחב', Nature Communications (CC-BY-SA 4.0)
הצוות הוכיח כעת את הנסיבות הנדרשות כדי לייצר את הגלים הללו ולשלוט בשלב שלהם. פאזה היא הדרך בה גל מתנודד ברגע מסוים בזמן.
וולטרסדורף אמר, "אנחנו הראשונים לאשש את ההתרגשות האלה בניסויים ואפילו הצלחנו למפות אותם."
"הגלים יכולים להיווצר בשני מצבי פאזה יציבים, מה שאומר שגילוי זה עשוי לשמש ביישומי עיבוד נתונים, מכיוון שמחשבים, למשל, משתמשים גם במערכת בינארית."
עיון ביומן:
- דרייר ר' ואח'. הדמיה ונעילת פאזה של גלי ספין לא ליניאריים. תקשורת טבע (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-32224-0
