В отличие от других распространенных типов волн (например, электромагнитных или звуковых), взаимодействие спиновых волн в магнитных материалах по своей природе нелинейно из-за эффектов диполярной связи. Спин — это собственный угловой момент электронов, который создает магнитный момент. Соединение этих магнитных моментов создает магнетизм которые в конечном итоге могут быть использованы при обработке информации.
Импульс магнитного поля может локально возбудить эти связанные магнитные моменты, что может привести к распространению динамики по материалу, как волны. Они известны как магноны или спиновые волны.
Команда физиков из Университет Мартина Лютера Галле-Виттенберг (MLU) создала новый тип спиновой волны с использованием переменных твердых магнитных полей. Более того, они предоставили первые микроскопические изображения этих спиновые волны.
Профессор Георг Вольтерсдорф из Института физики MLU сказал: «Обычно нелинейное возбуждение магнонов дает целые числа выходной частоты — например, 1,000 мегагерц становятся 2,000 или 3,000. До сих пор было только теоретически предсказано, что нелинейные процессы могут генерировать спиновые волны с более высокими полуцелыми кратными частоты возбуждения».
Фото: Дрейер и др., Nature Communications (CC-BY-SA 4.0)
Теперь команда продемонстрировала обстоятельства, необходимые для создания этих волн и контроля их фазы. Фаза — это то, как волна колеблется в определенный момент времени.
Woltersdorf — сказал, «Мы первые, кто подтвердил эти возбуждения в экспериментах, и даже смогли составить их карту».
«Волны могут генерироваться в двух стабильных фазовых состояниях, а это означает, что это открытие потенциально может быть использовано в приложениях по обработке данных, поскольку компьютеры, например, также используют двоичную систему».
Справочник журнала:
- Дрейер Р. и др. Визуализация и фазовая синхронизация нелинейных спиновых волн. Природа связи (2022). ДОИ: 10.1038/s41467-022-32224-0
